(57)【要約】【課題】  本発明が解決しようとする課題は、上記問題点を鑑みて発明されたものであって、トリプルプッシュ型発振回路を安定に動作させる技術を提供することにある。【解決手段】  ３つの発振トランジスタで構成される、トリプルプッシュ型発振回路において、発振トランジスタのベース側の共振器接続点に抵抗と３分の１波長の線路からなる回路を接続し、トリプルプッシュ型の発振回路を安定に動作させることを特徴とするマイクロ波発振器。【選択図】図１
2006135563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波発振器であって、
複数のトランジスタと、
前記各トランジスタのベース端子に接続されている共振器と、
前記トランジスタのうち、少なくとも１つのトランジスタのベース端子に接続されていて、両端に抵抗を備えた線路と
を有し、
前記線路は前記トランジスタの不安定モードでの発振を抑圧するように構成されていることを特徴とするマイクロ波発振器。
【請求項２】
前記線路は、前記トランジスタ毎に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波発振器。
【請求項３】
前記線路は、前記トランジスタのベース端子とベース端子との間に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマイクロ波発振器。
【請求項４】
前記線路の長さは、前記トランジスタの発振信号の波長の３分の１であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のマイクロ波発振器。
【請求項５】
前記各トランジスタの出力を合成する合成回路を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のマイクロ波発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波発振器に関し、特に、トリプルプッシュ型発振回路を用いたマイクロ波発振器の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、トリプルプッシュ型発振回路は、結合発振器を同相合成できるため、位相雑音改善の効果を持つ。また、トリプルプッシュ型発振回路は、３逓倍の出力を容易に得られ、かつ原振出力、２倍波出力の抑圧効果もあるため、ミリ波のような高い周波数の信号源として有効な回路である。
【０００３】
ここで、従来のトリプルプッシュ型発振回路について説明する。
【０００４】
図４は、従来のトリプルプッシュ型発振回路の構成図であり、図５及び図６はトリプルプッシュ型発振回路の動作原理を示す図である。
【０００５】
発振トランジスタＴｒ１のベース端子にコンデンサＣ１５を挟んで接続された共振器Ｌｉｎｅ１１及びバラクタＣＶ１０と、発振トランジスタＴｒ２のベース端子にコンデンサＣ２５を挟んで接続された共振器Ｌｉｎｅ２１及びバラクタＣＶ２０と、発振トランジスタＴｒ３のベース端子にコンデンサＣ３５を挟んで接続された共振器Ｌｉｎｅ３１及びバラクタＣＶ３０との中点を抵抗Ｒ４３とコンデンサＣ４２とで終端する。
【０００６】
共振器Ｌｉｎｅ１１、共振器Ｌｉｎｅ２１、及び共振器Ｌｉｎｅ３１が互いに１２０度の位相関係で出力する信号は、点Ｄでの波形のベクトル図（図５）に示すように、ベクトル合成点では常にショートになる。そのため、各バラクタの端点はショートになり、共振器のケーブルの長さが発振トランジスタＴｒの発振信号の波長の４分の１に近いところで発振条件を満たす。このように共振器Ｌｉｎｅ１１と共振器Ｌｉｎｅ２１と共振器Ｌｉｎｅ３１との出力が互いに１２０度の位相関係になる場合、発振条件を満たすため、発振トランジスタＴｒ１、発振トランジスタＴｒ２、及び発振トランジスタＴｒ３は各発振トランジスタの発振信号が互いに１２０度の位相関係で発振する。図６は、この関係を満たした場合のＡ点、Ｂ点、及びＣ点の電圧波形である。
【０００７】
上述したような発振トランジスタＴｒ１、発振トランジスタＴｒ２、及び発振トランジスタＴｒ３のコレクタ端子の出力を、発振トランジスタＴｒの発振信号の波長の４分の１程であるウィルキンソンコンバイナのような同相合成回路で合成すれば、原振波および２倍波は打ち消され、３倍高調波が合成されて出力ポートに出力される。
【０００８】
しかしながら、このトリプルプッシュ型発振回路には、２逓倍の動作をするプッシュプッシュ発振回路に近いモードで発振する不安定モードが存在するため、必ずしも３逓倍出力で安定に発振することができなかった。図７は、このような不安定モードの場合のＤ点での波形ベクトルの位相、振幅関係を示す図であり、図８はＡ点、Ｂ点、Ｃ点での電圧波形である。図７に示すような、発振トランジスタＴｒ１に対し、発振トランジスタＴｒ２と発振トランジスタＴｒ３との電圧が半分で位相が１８０度になっている条件でも中点Ｄはショートになり、発振トランジスタＴｒ１、発振トランジスタＴｒ２、及び発振トランジスタＴｒ３は発振条件を満たしてしまうという問題があった。即ち、３逓倍出力を低位相雑音で取り出すことができるトリプルプッシュ型発振回路は、２逓倍モードに近い不安定モードが存在するため、必ずしも安定な動作をしないという問題点があった。
【非特許文献１】IEEE  journal  of Solid-SateCircuitｓ Vol36,  No10  1472-1479  Oct,2001
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、上記問題点を鑑みて発明されたものであって、トリプルプッシュ型発振回路を安定に動作させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための第１の発明は、
マイクロ波発振器であって、
複数のトランジスタと、
前記各トランジスタのベース端子に接続されている共振器と、
前記トランジスタのうち、少なくとも１つのトランジスタのベース端子に接続されていて、両端に抵抗を備えた線路と
を有し、
前記線路は前記トランジスタの不安定モードでの発振を抑圧するように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するための第２の発明は、上記第１の発明において、
前記線路は、前記トランジスタ毎に接続されていることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するための第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、
前記線路は、前記トランジスタのベース端子とベース端子との間に接続されていることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するための第４の発明は、上記第１から第３のいずれかの発明において、
前記線路の長さは、前記トランジスタの発振信号の波長の３分の１であることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決するための第５の発明は、上記第１から第４のいずれかの発明において、前記各トランジスタの出力を合成する合成回路を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、トリプルプッシュ型発振回路を安定に動作させることができる。又、トリプルプッシュ型発振回路の各発振トランジスタからの出力波を合成することにより簡単に３逓倍波を取り出すことができる。更に、結合発振器の合成であるため低位相雑音を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明における第１の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施の形態のトリプルプッシュ型発振回路図である。
【００１８】
発振トランジスタＴｒ１のベース端子にコンデンサＣ１５を挟んで共振器Ｌｉｎｅ１１が接続されており、この共振器Ｌｉｎｅ１１にバラクタＣＶ１０が接続されている。同様に、トランジスタＴｒ２のベース端子にコンデンサＣ２５を挟んで共振器Ｌｉｎｅ２１が接続されており、この共振器Ｌｉｎｅ２１にバラクタＣＶ２０が接続されている。また、トランジスタＴｒ３のベース端子にコンデンサＣ３５を挟んで共振器Ｌｉｎｅ３１が接続されており、この共振器Ｌｉｎｅ３１にバラクタＣＶ３０が接続されている。そして、バラクタＣＶ１０、バラクタＣＶ２０及びバラクタＣＶ３０との終点が接続されており、これに抵抗Ｒ４３とコンデンサＣ４２とが接続され終端している。本発明のトリプルプッシュ型発振回路は、これらの構成を含む従来のトリプルプッシュ型発振回路に、以下の構成が加えられている。尚、発振トランジスタＴｒ１、発振トランジスタＴｒ２、及び発振トランジスタＴｒ３は、同様の性能である。
【００１９】
発振トランジスタＴｒ１のベース端子と発振トランジスタＴｒ２のベース端子との間に、抵抗Ｒ４５と抵抗Ｒ４６とを両端に接続した伝送線路Ｌｉｎｅ４４が接続されている。又、発振トランジスタＴｒ２のベース端子と発振トランジスタＴｒ３のベース端子との間に、抵抗Ｒ４８と抵抗Ｒ４９とを両端に接続した伝送線路Ｌｉｎｅ４７が接続されている。更に、発振トランジスタＴｒ１のベース端子と発振トランジスタＴｒ３のベースとの間に、抵抗Ｒ５１と抵抗Ｒ５２とを両端に接続した伝送線路Ｌｉｎｅ５０が接続されている。尚、伝送線路Ｌｉｎｅ４４、伝送線路Ｌｉｎｅ４７、及び伝送線路Ｌｉｎｅ５０のケーブルの長さは、各発振トランジスタＴｒの発振信号の波長の３分の１程度である。
【００２０】
続いて、本発明の動作について説明する。
【００２１】
上記のように構成された本発明のトリプルプッシュ型発振回路において、共振器Ｌｉｎｅ１１と共振器Ｌｉｎｅ２１と共振器Ｌｉｎｅ３１とでの信号が互いに１２０度の位相関係で、同振幅である場合、バラクタＣＶ１０、バラクタＣＶ２０、及びバラクタＣＶ３０の接続点Ｄでの合成波は、バラクタＣＶ１０、バラクタＣＶ２０、及びバラクタＣＶ３０の互いの波を打ち消すため、インピーダンスはショートになり、３つのトランジスタは発振条件を満たすことになる。
【００２２】
この時、発振トランジスタＴｒ１の発振信号は、ベース端子に接続された抵抗Ｒ４５と伝送線路Ｌｉｎｅ４４と抵抗Ｒ４６との間で各信号の位相関係が１２０度であるため、伝送線路Ｌｉｎｅ４４で同相に動作する。
【００２３】
同様に、発振トランジスタＴｒ２の発振信号はベース端子に接続された抵抗Ｒ４８と伝送線路Ｌｉｎｅ４７と抵抗Ｒ４９との間で各信号の位相関係が１２０度であるため、伝送線路Ｌｉｎｅ４７で同相に動作する。
【００２４】
また、発振トランジスタＴｒ３の発振信号はベース端子に接続された抵抗Ｒ５１での信号と伝送線路Ｌｉｎｅ５０での信号と抵抗Ｒ５２との間で各信号の位相関係が１２０度であるため、伝送線路Ｌｉｎｅ５０で同相に動作する。
【００２５】
通常、抵抗Ｒ４５及び抵抗Ｒ４６、抵抗Ｒ４８及び抵抗Ｒ４９、又は抵抗Ｒ５１及びＲ５２の各両端で位相が異なると電圧差が生じて損失が発生するが、同相で同振幅であるため電圧差が生じず、損失も発生しないので、抵抗Ｒ４５、伝送線路Ｌｉｎｅ４４、及び抵抗Ｒ４６と、抵抗Ｒ４８、伝送線路Ｌｉｎｅ４７、及び抵抗Ｒ４９と、抵抗Ｒ５１、伝送線路Ｌｉｎｅ５０、及び抵抗Ｒ５２とが接続されていないのと同じ（開放状態）であるため、回路的に影響を与えない。従って、本発明のトリプルプッシュ型発振回路を用いても、共振器Ｌｉｎｅ１１と共振器Ｌｉｎｅ２１と共振器Ｌｉｎｅ３１とでの信号が互いに１２０度の位相関係で同振幅である場合、３つの発振トランジスタは発振条件を満たして発振する。
【００２６】
一方、１つの発振トランジスタに対し、他の２つの発振トランジスタが逆相で、かつ振幅が半分である場合、発振条件を満たす不安定モードとなる。この時、１つの発振トランジスタと他の２つの発振トランジスタとの波は１８０度の位相関係にあるため、抵抗Ｒ４５、伝送線路Ｌｉｎｅ４４、及び抵抗Ｒ４６、又は抵抗Ｒ４８、伝送線路Ｌｉｎｅ４７、及び抵抗Ｒ４９、又は抵抗Ｒ５１、伝送線路Ｌｉｎｅ５０、及び抵抗Ｒ５２が損失を発生するようにする。即ち、各伝送線路Ｌｉｎｅ４４、Ｌｉｎｅ４７、及びＬｉｎｅ５０に接続された抵抗で不安定モードを抑圧するように動作する。
【００２７】
上述した通り、本発明によると、トリプルプッシュ型発振回路を安定に動作させることができる。
【００２８】
又、図２に示すように、上述した発振トランジスタＴｒ１、発振トランジスタＴｒ２、及び発振トランジスタＴｒ３のコレクタ端子の出力を、発振トランジスタの発振信号の波長の４分の１の長さであるウィルキンソンコンバイナのような同相合成回路で合成すれば、原振波および２倍波は打ち消し、３倍高調波が合成されて出力ポートから出力される。このような構成をとると、各発振トランジスタからの出力を合成して簡単に３逓倍波を取り出すことができるという効果がある。
【００２９】
尚、上述した実施例では、発振トランジスタＴｒ１のベース端子と発振トランジスタＴｒ３のベースとの間に、抵抗Ｒ５１と抵抗Ｒ５２とを両端に接続した伝送線路Ｌｉｎｅ５０が接続されている構成を用いて説明したが、図３に示すように、抵抗Ｒ５１と抵抗Ｒ５２とを両端に接続した伝送線路Ｌｉｎｅ５０からなる安定化回路を１つ省いて構成されている。このような構成をとると、平面回路として構成しやすいという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明のトリプルプッシュ型発振回路を示す図である。
【図２】図２は、ウィルキンソンコンバイナを有する場合のトリプルプッシュ型発振回路を示す図である。
【図３】図３は、本発明のトリプルプッシュ型発振回路を示す図である。
【図４】図４は、従来のトリプルプッシュ型発振回路を示す図である。
【図５】図５は、トリプルプッシュ型発振回路の発振条件を説明するための図である。
【図６】図６は、発振条件を満たしたときの各地点の波形図である。
【図７】図７は、不安定モードを説明するための図である。
【図８】図８は、不安定モードのときの各地点の波形図である。
【符号の説明】
【００３１】
Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３                            発振トランジスタ
Ｃ１５，ＣＶ２５，ＣＶ３５                        コンデンサ
Ｌｉｎｅ１１，Ｌｉｎｅ２１，Ｌｉｎｅ３１          共振器
ＣＶ１０，ＣＶ２０，ＣＶ３０                      バラクタ
Ｒ４５，Ｒ４６，Ｒ４８，Ｒ４９，Ｒ５１，Ｒ５２    抵抗
Ｌｉｎｅ４４，Ｌｉｎｅ４７，Ｌｉｎｅ５０          伝送線路
【図１】
2006135563.tif 000003
【図２】
2006135563.tif 000004
【図３】
2006135563.tif 000005
【図４】
2006135563.tif 000006
【図５】
2006135563.tif 000007
【図７】
2006135563.tif 000008
【図６】
2006135563.tif 000009
【図８】
2006135563.tif 000010