(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コレクタ端子に出力端子が接続され、ベース端子に一端が接地された第１のインダクタンス素子が接続され、発振素子として動作するトランジスタと、
前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、１／２波長の電気長を有し主共振器として動作する先端開放スタブと、
前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、１／４波長の電気長を有するインピーダンス変成器と、
前記インピーダンス変成器と直列接続された第２のインダクタンス素子と、
前記第２のインダクタンス素子と直列接続され、互いに逆極性となるようカソード側で直列接続され、一方のアノードが接地され、副共振器として動作する２つの可変容量ダイオードと、
前記第２のインダクタンス素子及び前記２つの可変容量ダイオードの接続点と接地の間に接続され、１／４波長の電気長を有する第１の高インピーダンス線路と、
前記２つの可変容量ダイオードのカソード側と直流の制御電圧が入力する制御電圧端子の間に接続され、１／４波長の電気長を有する第２の高インピーダンス線路と、
インピーダンス開放となる前記先端開放スタブと前記トランジスタのエミッタ端子の間の接続点に直列に接続され、所望の帯域外でのループ利得を抑圧する抵抗と
を備えたことを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項２】
コレクタ端子に出力端子が接続され、ベース端子に一端が接地された第１のインダクタンス素子が接続され、発振素子として動作するトランジスタと、
前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、１／２波長の電気長を有し主共振器として動作する先端開放スタブと、
前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、１／４波長の電気長を有するインピーダンス変成器と、
前記インピーダンス変成器と直列接続された第２のインダクタンス素子と、
前記第２のインダクタンス素子と直列接続され、互いに逆極性となるようカソード側で直列接続され、一方のアノードが接地され、副共振器として動作する２つの可変容量ダイオードと、
前記第２のインダクタンス素子及び前記２つの可変容量ダイオードの接続点と接地の間に接続され、１／４波長の電気長を有する第１の高インピーダンス線路と、
前記２つの可変容量ダイオードのカソード側と直流の制御電圧が入力する制御電圧端子の間に接続され、１／４波長の電気長を有する第２の高インピーダンス線路と、
インピーダンス開放となる前記第１の高インピーダンス線路と前記２つの可変容量ダイオードの間に接続され、所望の帯域外でのループ利得を抑圧する抵抗と
を備えたことを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項３】
コレクタ端子に出力端子が接続され、ベース端子に一端が接地された第１のインダクタンス素子が接続され、発振素子として動作するトランジスタと、
前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、１／２波長の電気長を有し主共振器として動作する先端開放スタブと、
前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、１／４波長の電気長を有するインピーダンス変成器と、
前記インピーダンス変成器と直列接続された第２のインダクタンス素子と、
前記第２のインダクタンス素子と直列接続され、互いに逆極性となるようカソード側で直列接続され、一方のアノードが接地され、副共振器として動作する２つの可変容量ダイオードと、
前記第２のインダクタンス素子及び前記２つの可変容量ダイオードの接続点と接地の間に接続され、１／４波長の電気長を有する第１の高インピーダンス線路と、
前記２つの可変容量ダイオードのカソード側と直流の制御電圧が入力する制御電圧端子の間に接続され、１／４波長の電気長を有する第２の高インピーダンス線路と、
インピーダンス開放となる前記２つの可変容量ダイオードのカソード側と前記第２の高インピーダンス線路の間に接続され、所望の帯域外でのループ利得を抑圧する抵抗と、
前記制御電圧端子と接地の間に挿入されたコンデンサと
を備えたことを特徴とする電圧制御発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、所望の周波数以外での不要な発振を抑圧するマイクロ波帯の電圧制御発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電圧制御発振器について図７を参照しながら説明する。図７は、例えば、１９９４年電子通信学会秋季全国大会Ｃ−４３に示された従来の電圧制御発振器の構成を示す図である。
【０００３】
図７において、１は発振素子としてのトランジスタ、２ａ及び２ｂは互いに逆極性となるようカソード側で接続され副共振器として動作する可変容量ダイオード、３は１／２波長の電気長（λｇ／２：λｇはマイクロ波の波長）を有し主共振器として動作する先端開放スタブ、４は１／４波長の電気長（λｇ／４）を有するインピーダンス変成器、５はトランジスタ１のベース側に接続されたインダクタンス素子である。
【０００４】
また、同図において、６は可変容量ダイオード２ａ及び２ｂと直列接続されたインダクタンス素子、７は可変容量ダイオード２ａのアノード側に接続された１／４波長の電気長（λｇ／４）を有する高インピーダンス線路、８は出力端子、９は可変容量ダイオード２ａ及び２ｂのカソード側に接続された１／４波長の電気長（λｇ／４）を有する高インピーダンス線路、１０はＤＣの制御電圧が入力する制御電圧端子である。
【０００５】
このような従来の電圧制御発振器においては、先端開放スタブ３の電気長によって決まる先端開放スタブ３の共振周波数と、可変容量ダイオード２ａ及び２ｂと直列インダクタンス素子６の直列共振周波数によって、この発振器の同調帯域の中心周波数が決定され、前記先端開放スタブ３とインピーダンス変成器４の特性インピーダンスによって、この発振器の同調帯域幅が決定される。
【０００６】
また、前記発振器が発振するための条件は、トランジスタ１のエミッタ端子から可変容量ダイオード２ａ及び２ｂ側を見込んだ反射損失Γｔｕｎｅと、前記エミッタ端子からトランジスタ１側を見込んだ反射利得Γｔｒを用いて以下に示す式１及び式２のように表せる。
【０００７】
Γｔｕｎｅ・Γｔｒ≧１                  …  式１
∠Γｔｕｎｅ＋∠Γｔｒ＝２ｎπ（ｎ：整数）  …  式２
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の電圧制御発振器では、式１から分かるとおり、同調回路側からみたトランジスタ１側の反射利得Γｔｒを所望の帯域の近傍で高くする必要があるため、所望の帯域以外での、トランジスタ１側から見た同調回路側の反射損失Γｔｕｎｅが低い場合、所望の周波数以外での不要な発振を抑圧することが困難であるという問題点があった。
【０００９】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、所望の周波数で低損失で、かつ所望の周波数以外で高損失となるように同調回路側に抵抗を挿入することで、不要発振を抑圧できる電圧制御発振器を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る電圧制御発振器は、コレクタ端子に出力端子が接続され、ベース端子に一端が接地された第１のインダクタンス素子が接続され、発振素子として動作するトランジスタと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、１／２波長の電気長を有し主共振器として動作する先端開放スタブと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、１／４波長の電気長を有するインピーダンス変成器と、前記インピーダンス変成器と直列接続された第２のインダクタンス素子と、前記第２のインダクタンス素子と直列接続され、互いに逆極性となるようカソード側で直列接続され、一方のアノードが接地され、副共振器として動作する２つの可変容量ダイオードと、前記第２のインダクタンス素子及び前記２つの可変容量ダイオードの接続点と接地の間に接続され、１／４波長の電気長を有する第１の高インピーダンス線路と、前記２つの可変容量ダイオードのカソード側と直流の制御電圧が入力する制御電圧端子の間に接続され、１／４波長の電気長を有する第２の高インピーダンス線路と、インピーダンス開放となる前記先端開放スタブと前記トランジスタのエミッタ端子の間の接続点に直列に接続され、所望の帯域外でのループ利得を抑圧する抵抗とを備えたものである。
【００１３】
また、この発明の請求項２に係る電圧制御発振器は、コレクタ端子に出力端子が接続され、ベース端子に一端が接地された第１のインダクタンス素子が接続され、発振素子として動作するトランジスタと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、１／２波長の電気長を有し主共振器として動作する先端開放スタブと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、１／４波長の電気長を有するインピーダンス変成器と、前記インピーダンス変成器と直列接続された第２のインダクタンス素子と、前記第２のインダクタンス素子と直列接続され、互いに逆極性となるようカソード側で直列接続され、一方のアノードが接地され、副共振器として動作する２つの可変容量ダイオードと、前記第２のインダクタンス素子及び前記２つの可変容量ダイオードの接続点と接地の間に接続され、１／４波長の電気長を有する第１の高インピーダンス線路と、前記２つの可変容量ダイオードのカソード側と直流の制御電圧が入力する制御電圧端子の間に接続され、１／４波長の電気長を有する第２の高インピーダンス線路と、インピーダンス開放となる前記第１の高インピーダンス線路と前記２つの可変容量ダイオードの間に接続され、所望の帯域外でのループ利得を抑圧する抵抗とを備えたものである。
【００１４】
また、この発明の請求項３に係る電圧制御発振器は、コレクタ端子に出力端子が接続され、ベース端子に一端が接地された第１のインダクタンス素子が接続され、発振素子として動作するトランジスタと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、１／２波長の電気長を有し主共振器として動作する先端開放スタブと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、１／４波長の電気長を有するインピーダンス変成器と、前記インピーダンス変成器と直列接続された第２のインダクタンス素子と、前記第２のインダクタンス素子と直列接続され、互いに逆極性となるようカソード側で直列接続され、一方のアノードが接地され、副共振器として動作する２つの可変容量ダイオードと、前記第２のインダクタンス素子及び前記２つの可変容量ダイオードの接続点と接地の間に接続され、１／４波長の電気長を有する第１の高インピーダンス線路と、前記２つの可変容量ダイオードのカソード側と直流の制御電圧が入力する制御電圧端子の間に接続され、１／４波長の電気長を有する第２の高インピーダンス線路と、インピーダンス開放となる前記２つの可変容量ダイオードのカソード側と前記第２の高インピーダンス線路の間に接続され、所望の帯域外でのループ利得を抑圧する抵抗と、前記制御電圧端子と接地の間に挿入されたコンデンサとを備えたものである。
【００１７】
【作用】
この発明の請求項１に係る電圧制御発振器においては、前記抵抗が、インピーダンス開放となる前記先端開放スタブと前記トランジスタのエミッタ端子間の接続点に直列に接続されているので、所望の周波数帯域における発振条件に影響を与えることなく不要発振を抑圧することができる。
【００２０】
また、この発明の請求項２に係る電圧制御発振器においては、前記抵抗が、インピーダンス開放となる前記第１の高インピーダンス線路と前記可変容量ダイオード間に接続されているので、所望の周波数帯域における発振条件に影響を与えることなく不要発振を抑圧することができる。
【００２１】
さらに、この発明の請求項３に係る電圧制御発振器においては、前記抵抗が、インピーダンス開放となる前記可変容量ダイオードのカソードと前記第２の高インピーダンス線路間に接続されているので、所望の周波数帯域における発振条件に影響を与えることなく不要発振を抑圧することができる。
【００２２】
【実施例】
実施例１．
以下、この発明の実施例１について図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施例１に係る電圧制御発振器の構成を示す図であり、図７に示す従来のものと同一の部分あるいは相当の部分には同一の符号を付し、同一部分についての説明は省略する。また、図２は、この実施例１のループ利得抑圧の効果を示す図である。
【００２３】
図１において、所望の周波数で低損失で、かつ所望の周波数以外で高損失となるように先端開放スタブ３とトランジスタ１のエミッタ端子との接続点に抵抗１１を挿入し、所望の帯域外でのループ利得を抑圧し、所望の帯域外で発振条件の式１を満足しないようにしている。なお、抵抗１１の値は、例えば１０〜２０オーム（Ω）程度で、その値が大きい程上記効果は大きい。
【００２４】
また、同図において、この実施例１は、１／２波長の電気長（λｇ／２）を有する先端開放スタブ３を主共振器として用い、これを可変容量ダイオード２ａ及び２ｂを用いた副共振器と電気的に結合させることにより、可変容量ダイオード２ａ及び２ｂに印加する逆電圧に応じて発振周波数を制御する。なお、先端開放スタブ３の代わりに１／４波長の電気長（λｇ／４）を有する先端短絡スタブを用いてもよい。
【００２５】
図２において、横軸は５００．０ＭＨｚ〜６．０ＧＨｚの周波数を示し、１目盛が５５０ＭＨｚである。また、縦軸は６．０ｄＢ〜−４．０ｄＢのループ利得を示し、１目盛が１ｄＢである。なお、Ａは従来の電圧制御発振器のループ利得を、Ｂはこの実施例１のループ利得をそれぞれ表す。
【００２６】
この実施例１においては、トランジスタ１のエミッタ端子から見込んだ先端開放スタブ３の特性インピーダンスは所望の周波数領域近傍で開放となり、インピーダンス開放となる先端開放スタブ３とトランジスタ１のエミッタ端子との接続点に直列に接続された抵抗１１による損失は所望の周波数近傍で低くなる。また、それ以外の周波数では前記抵抗１１による損失が高くなるため、図２のＢで示すように所望の周波数領域でのループ利得を抑圧することなく、所望の周波数以外の周波数領域でのループ利得を抑圧することができる。
【００２７】
この実施例１は、所望の周波数で低損失であり、かつ所望の周波数以外の周波数領域で高損失となる回路を設けることにより、所望の周波数帯域における発振条件に影響を与えることなく不要発振を抑圧することができる。すなわち、主共振器として用いている先端開放スタブ３と発振素子であるトランジスタ１との接続点に抵抗１１を挿入し、所望周波数以外での損失を大きくして、安定した動作を実現できる。
【００２８】
実施例２．
この発明の実施例２について図３を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施例２に係る電圧制御発振器の構成を示す図であり、従来のものと同一の部分についての説明は省略する。
【００２９】
図３において、所望の周波数で低損失で、かつ所望の周波数以外で高損失となるように先端開放スタブ３の中心点で接地導体間に抵抗１１を挿入したものである。なお、抵抗１１の値は、例えば５００Ω〜１ＫΩ程度で、その値が小さい程上記効果は大きい。
【００３０】
この実施例２においては、先端開放スタブ３の中点から見込んだ先端開放スタブ３の開放端の特性インピーダンスは所望の周波数領域近傍で短絡となり、インピーダンス短絡となる先端開放スタブ３の中点と接地導体間に接続された抵抗１１による損失は所望の周波数近傍で低くなる。また、それ以外の周波数では前記抵抗１１による損失を生ずるため、上記実施例１と略同様に所望の周波数領域でのループ利得を抑圧することなく、所望の周波数以外の周波数領域でのループ利得を抑圧することができる。従って、上記実施例１と同様の効果を奏する。
さらに言えば、この実施例２に係る電圧制御発振器は、コレクタ端子に出力端子が接続され、ベース端子に一端が接地された第１のインダクタンス素子が接続され、発振素子として動作するトランジスタと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、１／２波長の電気長を有し主共振器として動作する先端開放スタブと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、１／４波長の電気長を有するインピーダンス変成器と、前記インピーダンス変成器と直列接続された第２のインダクタンス素子と、前記第２のインダクタンス素子と直列接続され、互いに逆極性となるようカソード側で直列接続され、一方のアノードが接地され、副共振器として動作する２つの可変容量ダイオードと、前記第２のインダクタンス素子及び前記２つの可変容量ダイオードの接続点と接地の間に接続され、１／４波長の電気長を有する第１の高インピーダンス線路と、前記２つの可変容量ダイオードのカソード側と直流の制御電圧が入力する制御電圧端子の間に接続され、１／４波長の電気長を有する第２の高インピーダンス線路と、前記先端開放スタブの中心点で接地導体に対して並列接続され、所望の帯域外でのループ利得を抑圧する抵抗とを備えたものである。
この電圧制御発振器においては、前記抵抗が、前記先端開放スタブの中心点で接地導体に対して並列接続されているので、所望の周波数帯域における発振条件に影響を与えることなく不要発振を抑圧することができる。
【００３１】
実施例３．
この発明の実施例３について図４を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施例３に係る電圧制御発振器の構成を示す図であり、従来のものと同一の部分についての説明は省略する。
【００３２】
図４において、所望の周波数で低損失で、かつ所望の周波数以外で高損失となるように、前記インダクタンス素子６とインピーダンス変成器４との間に抵抗１１を挿入したものである。なお、抵抗１１の値は、例えば５００Ω〜１ＫΩ程度で、その値が小さい程上記効果は大きく、具体的な値は上記実施例２のものとは若干異なる。
【００３３】
この実施例３においては、１／４波長インピーダンス変成器４から直列インダクタ素子６側を見込んだインピーダンスは所望周波数近傍で短絡となり、インピーダンス変成器４と直列インダクタ素子６間で接地導体間に対して並列接続された抵抗１１による損失は、所望の周波数では低く、それ以外の周波数では高くなる。従って、上記実施例１の場合と略同様に、所望の周波数領域でのループ利得を抑圧することなく、所望の周波数以外の周波数領域でのループ利得を抑圧することができる。従って、上記実施例１と同様の効果を奏する。
さらに言えば、この電圧制御発振器は、コレクタ端子に出力端子が接続され、ベース端子に一端が接地された第１のインダクタンス素子が接続され、発振素子として動作するトランジスタと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、１／２波長の電気長を有し主共振器として動作する先端開放スタブと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、１／４波長の電気長を有するインピーダンス変成器と、前記インピーダンス変成器と直列接続された第２のインダクタンス素子と、前記第２のインダクタンス素子と直列接続され、互いに逆極性となるようカソード側で直列接続され、一方のアノードが接地され、副共振器として動作する２つの可変容量ダイオードと、前記第２のインダクタンス素子及び前記２つの可変容量ダイオードの接続点と接地の間に接続され、１／４波長の電気長を有する第１の高インピーダンス線路と、前記２つの可変容量ダイオードのカソード側と直流の制御電圧が入力する制御電圧端子の間に接続され、１／４波長の電気長を有する第２の高インピーダンス線路と、前記インピーダンス変成器と前記第２のインダクタンス素子の接続点で接地導体に対して並列接続され、所望の帯域外でのループ利得を抑圧する抵抗とを備えたものである。
この電圧制御発振器においては、前記抵抗が、前記第２のインダクタンス素子と前記インピーダンス変成器の接続点で接地導体に対して並列接続されているので、所望の周波数帯域における発振条件に影響を与えることなく不要発振を抑圧することができる。
【００３４】
実施例４．
この発明の実施例４について図５を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施例４に係る電圧制御発振器の構成を示す図であり、従来のものと同一の部分についての説明は省略する。
【００３５】
図５において、所望の周波数で低損失で、かつ所望の周波数以外で高損失となるように、前記インダクタンス素子６と高インピーダンス線路７間に抵抗１１を挿入したものである。なお、抵抗１１の値は、例えば１０〜２０Ω程度で、その値が大きい程上記効果は大きく、具体的な値は上記実施例１のものとは若干異なる。
【００３６】
この実施例４においては、１／４波長高インピーダンス線路７から接地導体側を見込んだインピーダンスは所望周波数近傍で開放となり、高インピーダンス線路７と直列インダクタ素子６間に接続された抵抗１１による損失は、所望の周波数では低く、それ以外の周波数では高くなる。従って、上記実施例１の場合と略同様に、所望の周波数領域でのループ利得を抑圧することなく、所望の周波数以外の周波数領域でのループ利得を抑圧することができる。従って、上記実施例１と同様の効果を奏する。
【００３７】
実施例５．
この発明の実施例５について図６を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施例５に係る電圧制御発振器の構成を示す図であり、従来のものと同一の部分についての説明は省略する。
【００３８】
図６において、所望の周波数で低損失で、かつ所望の周波数以外で高損失となるように可変容量ダイオード２ａ及び２ｂを互いに逆極性となるようにカソード側で直列に接続し、前記可変容量ダイオード２ａ及び２ｂのカソード側の接続点に制御電圧を印加するための高インピーダンス線路９と前記可変容量ダイオード２ａ及び２ｂの接続点に抵抗１１を挿入したものである。また、制御電圧端子１０と接地間にコンデンサ１２を接続したものである。なお、抵抗１１の値は、例えば１０〜２０Ω程度で、その値が大きい程上記効果は大きく、具体的な値は上記実施例１及び４のものとは若干異なる。
【００３９】
この実施例５においては、可変容量ダイオード２ａ及び２ｂのカソード側接続点から制御電圧端子１０を見込んだインピーダンスは１／４波長高インピーダンス線路９の片側がコンデンサ１２により高周波的に短絡されているため所望の周波数で開放となる。したがって、高インピーダンス線路９と可変容量ダイオード２ａ及び２ｂ間に接続された抵抗１１による損失は、所望の周波数では低く、それ以外の周波数では高くなる。従って、上記実施例１の場合と略同様に、所望の周波数領域でのループ利得を抑圧することなく、所望の周波数以外の周波数領域でのループ利得を抑圧することができる。従って、上記実施例１と同様の効果を奏する。
【００４１】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る電圧制御発振器は、以上説明したとおり、前記抵抗が、インピーダンス開放となる前記先端開放スタブと前記トランジスタのエミッタ端子間の接続点に直列に接続されているので、所望の周波数帯域における発振条件に影響を与えることなく不要発振を抑圧することができるという効果を奏する。
【００４４】
また、この発明の請求項２に係る電圧制御発振器は、以上説明したとおり、前記抵抗が、インピーダンス開放となる前記第１の高インピーダンス線路と前記２つの可変容量ダイオード間に接続されているので、所望の周波数帯域における発振条件に影響を与えることなく不要発振を抑圧することができるという効果を奏する。
【００４５】
さらに、この発明の請求項３に係る電圧制御発振器は、以上説明したとおり、前記抵抗が、インピーダンス開放となる前記２つの可変容量ダイオードのカソードと前記第２の高インピーダンス線路間に接続されているので、所望の周波数帯域における発振条件に影響を与えることなく不要発振を抑圧することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１に係る電圧制御発振器の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施例１のループ利得抑圧の効果を示す図である。
【図３】この発明の実施例２に係る電圧制御発振器の構成を示す図である。
【図４】この発明の実施例３に係る電圧制御発振器の構成を示す図である。
【図５】この発明の実施例４に係る電圧制御発振器の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施例５に係る電圧制御発振器の構成を示す図である。
【図７】従来の電圧制御発振器の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  トランジスタ、２ａ、２ｂ  可変容量ダイオード、３  １／２波長先端開放スタブ、４  １／４波長インピーダンス変成器、５  インダクタ素子、６  インダクタ素子、７  １／４波長高インピーダンス線路、８  出力端子、９  １／４波長高インピーダンス線路、１０  制御電圧端子、１１  抵抗、１２  コンデンサ。
【図１】
0003590123.tif 000002
【図２】
0003590123.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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