(57)【要約】【課題】本発明の課題は、残留位相雑音特性を劣化させることなく、発振周波数の広帯域化を可能とする電圧制御発振器を提供することにある。【解決手段】本発明は、第1の制御電圧印加端子１１に所定の電圧Ｖｃ１を印加することにより、所望の周波数を発振する能動回路を備えた電圧制御発振器において、前記能動回路に第２の制御電圧印加端子１３から所望の制御電圧Ｖｃ２を印加することにより、当該能動回路の自己共振周波数を可変（又は広帯域化）することを特徴とするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の電圧を印加することにより、所望の周波数を発振する能動回路を備えた電圧制御発振器において、
前記能動回路に所望の制御電圧を印加することにより、当該能動回路の自己共振周波数を可変することを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項２】
請求項１に記載の電圧制御発振器であって、
前記能動回路は、少なくともトランジスタとチョークコイルを含み、
前記所定の電圧を印加することで前記チョークコイルの自己共振周波数が決定されるものにおいて、
前記制御電圧が前記チョークコイルに印加されることで直流成分を制御することを特徴とする電圧制御発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば無線機等に使用する電圧制御発振器であって、残留位相雑音特性を可能な限り劣化させず広帯域化を実現する電圧制御発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２は従来の電圧制御発振器を示す回路図である。図２において、Ｒ１，Ｒ２は抵抗、Ｌ１〜Ｌ４はコイル、Ｄ１はバリキャップダイオード、Ｃ１〜Ｃ７はコンデンサ、Ｔ１はトランジスタである。
【０００３】
図２に示すように、第1の制御電圧印加端子１１には抵抗Ｒ１を介してコイルＬ１の一端が接続され、コイルＬ１の他端はバリキャップダイオードＤ１のカソードに接続され、バリキャップダイオードＤ１のアノードは接地される。バリキャップダイオードＤ１のカソードはコンデンサＣ１を介して接地されると共に、コンデンサＣ２を介してコイルＬ２の一端に接続され、コイルＬ２の一端はコンデンサＣ３を介して接地される。コイルＬ２の他端は電界効果型トランジスタＴ１のソースに接続されると共にコンデンサＣ４を介して接地され、トランジスタＴ１のゲートは接地される。トランジスタＴ１のドレインはコンデンサＣ６を介して接地されると共にコイルＬ３の一端に接続され、コイルＬ３の他端は抵抗Ｒ２を介して接地され、コイルＬ３の一端はコンデンサＣ７を介して出力端子１２に接続される。前記トランジスタＴ１のドレインとソース間にはコンデンサＣ５が接続され、前記トランジスタＴ１のソースにはチョークコイルＬ４の一端が接続され、チョークコイルＬ４の他端には電源電圧Ｖｄｄが供給される。
【０００４】
この回路において、共振回路は抵抗Ｒ１、コイルＬ１，Ｌ２、バリキャップダイオードＤ１、コンデンサＣ１〜Ｃ４により構成される。
【０００５】
発振を維持するための能動回路はコイルＬ３，Ｌ４、コンデンサＣ５〜Ｃ７、トランジスタＴ１、抵抗Ｒ２により構成される。
【０００６】
すなわち、第1の制御電圧印加端子１１に印加する制御電圧により、発振周波数を制御することが出来る。第1の制御電圧印加端子１１に所定の電圧を印加することにより、所望の周波数を発振し、チョークコイルＬ４の自己共振周波数が決定される。
【０００７】
図４は図２の電圧制御発振器を構成する共振回路と能動回路のリアクタンスの周波数特性を示す特性図である。
【０００８】
図４において、Ａ１は第1の制御電圧印加端子１１に最低制御電圧Ｖ１を印加した時のリアクタンス特性、Ａ２は第1の制御電圧印加端子１１に最高制御電圧Ｖ２を印加した時のリアクタンス特性、Ａ３は能動回路のリアクタンス特性、Ｂ３は第1の制御電圧印加端子１１に最低制御電圧Ｖ１を印加した時の発振周波数、Ｂ４は第1の制御電圧印加端子１１に最高制御電圧Ｖ２を印加した時の発振周波数である。発振周波数において、共振回路のリアクタンスと能動回路のリアクタンスの絶対値はほぼ同一の値となる。つまり、共振回路と能動回路の接続部分は共役の関係でマッチングがとれている状態である。
【０００９】
尚、電圧制御発振器に関連する公知技術として特許文献１及び特許文献２がある。
【特許文献１】特開２００３−６０４３６号公報
【特許文献２】特開２００２−８４１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の電圧制御発振器では、定数の最適化により広帯域化を実現しようとした場合、リアクタンス特性Ａ２を可能な限り周波数軸上で高周波側にシフトすることとなるが、あまりシフトしすぎると、能動回路における負性抵抗値が小さくなるとともに、共振回路のＱが急激に劣化する領域に入り、発振停止する。
【００１１】
バリキャップダイオードを切り替える方式や、共振回路全体を切り替える広帯域化の方式も考えられるが、同様の理由により、広帯域化には限界がある。
【００１２】
特に、電源電圧を低くしなければならない携帯端末に使用する電圧制御発振器はその傾向が顕著である。また、広帯域化により電圧制御発振器のＣ／Ｎ比（Ｃａｒｒｉｅｒ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）が劣化してくるため、残留位相雑音特性が劣化し、位相偏移を低く抑えなければならない用途では広帯域化は困難であった。
【００１３】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、残留位相雑音特性を劣化させることなく、発振周波数の広帯域化を可能とする電圧制御発振器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】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明は、所定の電圧を印加することにより、所望の周波数を発振する能動回路を備えた電圧制御発振器において、前記能動回路に所望の制御電圧を印加することにより、当該能動回路の自己共振周波数を可変することを特徴とするものである。
【００１５】
また本発明は、前記電圧制御発振器であって、前記能動回路は、少なくともトランジスタとチョークコイルを含み、前記所定の電圧を印加することで前記チョークコイルの自己共振周波数が決定されるものにおいて、前記制御電圧が前記チョークコイルに印加されることで直流成分を制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電圧制御発振器は、能動回路に所望の制御電圧を印加することにより、当該能動回路の自己共振周波数を可変（又は広帯域化）し、残留位相雑音特性を劣化させることなく、発振周波数の広帯域化を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態に係る電圧制御発振器を示す回路図である。図１において、Ｒ１，Ｒ２は抵抗、Ｌ１〜Ｌ５はコイル、Ｄ１，Ｄ２はバリキャップダイオード、Ｃ１〜Ｃ９はコンデンサ、Ｔ１は電界効果型トランジスタである。
【００１９】
図１において、第1の制御電圧印加端子１１には抵抗Ｒ１を介してコイルＬ１の一端が接続され、コイルＬ１の他端はバリキャップダイオードＤ１のカソードに接続され、バリキャップダイオードＤ１のアノードは接地される。バリキャップダイオードＤ１のカソードはコンデンサＣ１を介して接地されると共に、コンデンサＣ２を介してコイルＬ２の一端に接続され、コイルＬ２の一端はコンデンサＣ３を介して接地される。コイルＬ２の他端は電界効果型トランジスタＴ１のソースに接続されると共にコンデンサＣ４を介して接地され、トランジスタＴ１のゲートは接地される。トランジスタＴ１のドレインはコンデンサＣ６を介して接地されると共にコイルＬ３の一端に接続され、コイルＬ３の他端は抵抗Ｒ２を介して接地され、コイルＬ３の一端はコンデンサＣ７を介して出力端子１２に接続される。トランジスタＴ１のドレインとソース間にはコンデンサＣ５が接続され、トランジスタＴ１のソースには発振維持用半導体のチョークコイルＬ４の一端が接続され、チョークコイルＬ４の他端には電圧Ｖｄｄが供給される。チョークコイルＬ４の一端には直流成分抑圧用コンデンサＣ９を介してバリキャップダイオードＤ２のアノードが接続され、バリキャップダイオードＤ２のカソードは直流成分抑圧用コンデンサＣ８を介してチョークコイルＬ４の他端に接続される。バリキャップダイオードＤ２のカソードはコイルＬ５を介して第２の制御電圧印加端子１３に接続される。
【００２０】
この回路において、共振回路は抵抗Ｒ１、コイルＬ１，Ｌ２、バリキャップダイオードＤ１、コンデンサＣ１〜Ｃ４により構成される。
【００２１】
発振を維持するための能動回路はコイルＬ３〜Ｌ５、コンデンサＣ５〜Ｃ９、トランジスタＴ１、抵抗Ｒ２、バリキャップダイオードＤ２により構成される。
【００２２】
すなわち、電圧制御発振器は共振回路及び発振を維持するための能動回路よりなり、第1の制御電圧印加端子１１に所定の電圧Ｖｃ１を印加することにより、所望の周波数を発振する。前記能動回路に第２の制御電圧印加端子１３から所望の制御電圧Ｖｃ２を印加することにより、能動回路の自己共振周波数を可変（又は広帯域化）する。前記能動回路は少なくともトランジスタＴ１とチョークコイルＬ４を含み、前記所定の電圧Ｖｃ１を与えることで前記チョークコイルＬ４の自己共振周波数が決定される。前記制御電圧Ｖｃ２が前記チョークコイルＬ４に印加されることで直流成分を制御（抑圧）する。前記チョークコイルＬ４に印加される制御電圧Ｖｃ２は、少なくともチョークコイルＬ４に並列接続されたダイオードＤ２を介して印加される。
【００２３】
図３は本発明の一実施形態に係る電圧制御発振器において発振している状態での共振回路と能動回路のリアクタンス特性を示す特性図である。
【００２４】
図３において、Ａ１は第1の制御電圧印加端子１１に最低制御電圧Ｖ１を印加した時の共振回路のリアクタンス特性、Ａ２は第1の制御電圧印加端子１１に最高制御電圧Ｖ２を印加した時の共振回路のリアクタンス特性、Ａ３は第２の制御電圧印加端子１３に最低制御電圧Ｖ３を印加した時の能動回路のリアクタンス特性、Ａ４は第２の制御電圧印加端子１３に最高制御電圧Ｖ４を印加した時のリアクタンス特性、Ｂ１は制御電圧印加端子１１，１３に各々制御電圧Ｖ１，Ｖ３を印加した時の発振周波数、Ｂ２は制御電圧印加端子１１，１３に各々制御電圧Ｖ２，Ｖ４を印加した時の発振周波数である。
【００２５】
すなわち、チョークコイルＬ４の自己共振周波数が大きな要素となり、能動回路のリアクタンス特性が決まる。したがって、チョークコイルＬ４の自己共振周波数を自由に変化させることが出来れば、能動回路のリアクタンス特性を自由に周波数軸上でシフトさせることができ、発振周波数の帯域をより広くすることが可能である。
【００２６】
このため、チョークコイルＬ４と並列にバリキャップダイオードＤ２を接続することにより、チョークコイルＬ４のインダクタンス、容量成分とバリキャップダイオードＤ２の容量成分とで構成されるタンク回路の共振周波数を自由に周波数軸上でシフトさせることが出来るようにした。
【００２７】
図３において、能動回路のリアクタンス特性Ａ３が固定の場合、最高発振周波数Ｂ２は図よりも低い周波数となるが、能動回路のリアクタンス特性Ａ４のように周波数軸上で高周波側にシフトすることが可能なため、マッチングがとれる周波数がその分高周波側にシフトし、発振周波数Ｂ２で発振させることが可能となる。
【００２８】
このように、能動回路のチョークコイルＬ４にバリキャップダイオードＤ２を直流成分抑圧用コンデンサＣ８，Ｃ９を介して並列接続し、バリキャップダイオードＤ２の容量を制御電圧Ｖｃ２により任意に設定することにより、能動回路のリアクタンス特性を自由に周波数軸上でシフト可能としたものである。
【００２９】
このシフト周波数の分だけ発振周波数の範囲をシフトさせることが出来るため、広帯域化が可能となり、かつ、設定した能動回路のリアクタンス特性上において発振周波数範囲を狭く設定出来るため、残留位相雑音特性を劣化させずに済むことが可能である。
【００３０】
したがって、共振回路のリアクタンス特性の可変幅が狭くても、能動回路のリアクタンス特性をシフトさせることにより、全体的な広帯域化が可能なため、残留位相雑音特性を劣化させることなく、発振周波数の広帯域化が実現可能である。
【００３１】
尚、第２の制御電圧印加端子１３に印加する制御電圧Ｖｃ２は、Ｄ／Ａ変換器の出力電圧を用いて実施してもよく、この場合、電圧制御発振器の発振周波数に対応してＤ／Ａ変換器からの出力電圧を変化させてもよい。
【００３２】
また、本発明に係る電圧制御発振器を携帯端末等の無線機に用いることにより、送信（又は受信）帯域を広帯域とした無線機を得ることができる。
【００３３】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る電圧制御発振器を示す回路図である。
【図２】従来の電圧制御発振器を示す回路図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る電圧制御発振器において発振している状態での共振回路と能動回路のリアクタンス特性を示す特性図である。
【図４】従来の電圧制御発振器を構成する共振回路と能動回路のリアクタンスの周波数特性を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３５】
Ｒ１，Ｒ２…抵抗、Ｌ１〜Ｌ５…コイル、Ｄ１，Ｄ２…バリキャップダイオード、Ｃ１〜Ｃ９…コンデンサ、Ｔ１…電界効果型トランジスタ、１１…第1の制御電圧印加端子、１２…出力端子、１３…第２の制御電圧印加端子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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