(57)【要約】【課題】発振周波数コントロール端子の電圧を電子調整する。【解決手段】可変容量ダイオード３の第１の端子６を前記発振周波数コントロール端子５に接続し、可変容量ダイオード２の第２の端子７を電圧源４に接続し、所望の発振周波数を得るときの発振周波数コントロール端子５の電圧が所望の値となるように電圧源４を可変する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振段と、共振器と、可変容量ダイオードと、電圧源と、発振周波数コントロール端子から成り、前記共振器に接続された前記可変容量ダイオードの第１の端子が前記発振周波数コントロール端子に接続され、前記可変容量ダイオードの第２の端子が前記電圧源に接続され、前記発振段より所望の発振周波数の出力信号を得るときの前記発振周波数コントロール端子の電圧が所望の値となるように前記電圧源の電圧を可変する電圧制御発振器。
【請求項２】
発振段と、共振器と、可変容量ダイオードと、電圧源と、発振周波数コントロール端子と、周波数変調端子から成り、前記可変容量ダイオードの第１の端子が前記発振周波数コントロール端子に接続され、前記可変容量ダイオードの第２の端子が前記周波数変調端子に接続され、前記第２の端子が抵抗を介して前記電圧源に接続され、所望の発振周波数を得るときの前記発振周波数コントロール端子の電圧が所望の値となるように前記電圧源の電圧を可変する電圧制御発振器。
【請求項３】
可変容量ダイオードは複数の可変容量ダイオードを直列接続した構成から成る前記請求項１または２に記載の電圧制御発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてコードレスリモコン、コードレス電話、携帯電話等の無線通信機器の局部信号源に用いられる電圧制御発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の共振器について図面を参照しながら説明する。図４は、従来の電圧制御発振器の回路図である。
【０００３】
図４において、１は発振段、２は共振器、３は可変容量ダイオード、５は発振周波数コントロール端子、１０はトリマーコンデンサである。
【０００４】
共振器２にトランジスタから構成された発振段１と可変容量ダイオード３が接続されている。共振器２の共振信号を発振段１で増幅して発振が生じる。ここで、発振周波数は共振器２と、共振器２につながる発振段１および可変容量ダイオード３の容量およびインダクタンス成分の積により決定される。図４の発振器は一般的に用いられるコルピッツ型発振器の構成となっている。
【０００５】
電圧制御発振器では、発振周波数を外部からコントロールするための発振周波数コントロール端子５が設けられており、図４に示すように可変容量ダイオード３のカソードに接続されている。また、可変容量ダイオード３のアノードは接地されている。そして、発振周波数コントロール端子５に印加する電圧を変えることで可変容量ダイオード３の端子間電圧が変化し、容量が変化することにより発振周波数を変化させている。
【０００６】
一般に発振周波数コントロール端子５をＰＬＬ回路のチャージポンプ出力端子に接続し、電圧制御発振器の出力をＰＬＬ回路の入力端子に入力することにより、ＰＬＬシンセサイザが構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の電圧制御発振器を製作する場合には、発振周波数がばらつくという問題があった。そのため、同一の発振周波数に調整するために発振周波数コントロール端子５へ印加する電圧の個体差が大きくなっていた。ＰＬＬ回路のチャージポンプ出力端子から出力できる電圧には制限があるため、発振周波数が大きくばらついた場合には調整不能となる。また、出力できる電圧範囲内であっても、０Ｖ付近および電源電圧付近の電圧出力で出力する場合には電流供給能力が低下するという特性があった。電流供給能力が低下するとＰＬＬループの収束時間が大きくなるという問題がある。従って、発振周波数コントロール端子５の電圧は０Ｖと電源電圧の中央付近の電圧とすることが望ましい。
【０００８】
そのため、発振周波数を調整して発振周波数コントロール端子５の電圧を中央付近とするために、共振器２のコンデンサとしてトリマーコンデンサを用いて調整していた。或いは、共振器のコイルに巻き線コイルを用いて、これを変形させることにより調整を行っている場合もある。
【０００９】
このような、調整機構は機械的な動作による調整であり、電子調整にくらべて工程コストが大きくなると言う課題があった。また、機械的な調整であるため経時変化などの信頼性の低下が問題となっていた。
【００１０】
尚、機械的な調整となっている理由は、電子調整が困難なためである。すなわちコイルのインダクタンスを電子的に可変することは難しい。また、コンデンサの容量可変は可変容量コンデンサを追加することにより可能であるが、図４の可変容量コンデンサ３に加えて追加すると、共振器のＱ値が低下し、発振レベルおよびノイズ特性が劣化するという課題があり採用できなかった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電圧制御発振器は、発振段と、共振器と、可変容量ダイオードと、電圧源と、発振周波数コントロール端子から成り、前記可変容量ダイオードの第１の端子が前記発振周波数コントロール端子に接続され、前記可変容量ダイオードの第２の端子が前記電圧源に接続され、所望の発振周波数を得るときの前記発振周波数コントロール端子の電圧が所望の値となるように前記電圧源の電圧を可変するものである。
【００１２】
そして、可変容量ダイオードを新たに追加しないために共振器のＱ値の劣化はなく、また可変容量ダイオードに印加する直流電圧としてＤ／Ａ変換器（電圧源）の出力を用いることにより電子調整が実現できる。これにより、工程コストの削減および信頼性の向上を実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、発振段と、共振器と、可変容量ダイオードと、電圧源と、発振周波数コントロール端子から成り、前記可変容量ダイオードの第１の端子が前記発振周波数コントロール端子に接続され、前記可変容量ダイオードの第２の端子が前記電圧源に接続され、所望の発振周波数を得るときの前記発振周波数コントロール端子の電圧が所望の値となるように前記電圧源の電圧を可変するものである。そして、可変容量ダイオードを新たに追加しないために共振器のＱ値の劣化はなく、また可変容量ダイオードに印加する直流電圧としてＤ／Ａ変換器の出力を用いることにより電子調整が実現できるため、工程コストの削減および信頼性の向上を実現できる。
【００１４】
また請求項２記載の発明は、発振段と、共振器と、可変容量ダイオードと、電圧源と、発振周波数コントロール端子と、周波数変調端子から成り、前記可変容量ダイオードの第１の端子が前記発振周波数コントロール端子に接続され、前記可変容量ダイオードの第２の端子が前記周波数変調端子に接続され、前記第２の端子が抵抗を介して前記電圧源に接続され、所望の発振周波数を得るときの前記発振周波数コントロール端子の電圧が所望の値となるように前記電圧源の電圧を可変するものである。そして、発振周波数コントロール端子に周波数変調信号を入力して、周波数変調を行う場合でも、電子調整を実現できる。
【００１５】
また請求項３記載の発明は、可変容量ダイオードは複数の可変容量ダイオードを直列接続した構成から成るものである。そして、可変容量ダイオードを直列接続としているため、可変容量ダイオードのしきい値電圧を大きく出来るため、発振周波数コントロール端子の調整電圧範囲を大きくすることが出来る。
【００１６】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【００１７】
（実施例１）
図１は、本発明による実施例１の電圧制御発振器の回路図である。図１を用いて本実施例の電圧制御発振器について説明する。
【００１８】
図１において、１は発振段、２は共振器、３は可変容量ダイオード、４はＤ／Ａ変換器、５は発振周波数コントロール端子、６は第１の端子、７は第２の端子である。
【００１９】
コンデンサとコイルから成る共振器２にトランジスタで構成された発振段１と可変容量ダイオード３の第１の端子６が接続されている。共振器２の共振信号を発振段１で増幅して発振が生じる。ここで、発振周波数は共振器２と、共振器２につながる発振段１および可変容量ダイオード３の容量とインダクタンス成分の積により決定される。
【００２０】
発振周波数コントロール端子５が可変容量ダイオード３の第１の端子７に接続されている。また、可変容量ダイオード３の第２の端子は電圧源に接続されると共にコンデンサを通じて交流的に接地されている。本実施例では電圧源としてＤ／Ａ変換器４を用いている。そして、外部から発振周波数コントロール端子５を通じて第１の端子に印加する電圧を変えることで発振器の発振周波数を変化させることができる。通常、前記発振周波数コントロール端子５はＰＬＬ周波数シンセサイザ回路のチャージポンプ出力にループフィルタを介して接続される。そして、ＰＬＬによる帰還ループによる制御により発振器の出力周波数が一定に維持される。
【００２１】
さて、本実施例の電圧制御発振器では、製作時の個体ばらつきとして発振周波数（フリーラン周波数）が変化した場合に、Ｄ／Ａ変換器４により第２の端子７に印加する電圧を変える。例えば、所望の発振周波数を得るための発振周波数コントロール端子５の電圧が低すぎる場合には、第２の端子７への印加電圧を上げることにより、発振周波数コントロール端子５の電圧を上げることが出来る。可変容量ダイオード３の容量は第１の端子６と第２の端子７の電圧差によって決まる。従って、第２の端子７の電圧を上げると第１の端子６の電圧も上がる。
【００２２】
上述のように、発振周波数コントロール端子５はＰＬＬ回路のチャージポンプ出力端子に接続される。ここで発振周波数コントロール端子５の電圧は、チャージポンプ出力の電流能力特性より、０Ｖと電源電圧の中央付近にあることが望ましい。Ｄ／Ａ変換器の出力電圧を適切に設定することにより発振周波数コントロール端子５の電圧を上記中央付近の電圧となるように設定することが出来る。
【００２３】
尚、Ｄ／Ａ変換器の出力電圧は０Ｖ以上の正の電圧だけを出力する構成としてもよいが、負の電圧も出力できる構成とすることにより、発振周波数コントロール端子５の電圧の調整範囲を大きくすることが出来る。
【００２４】
以上のように、個体ばらつきにより発振周波数（フリーラン周波数）がばらついた場合にＤ／Ａ変換器４を用いて発振周波数コントロール端子５の電圧を調整するため、電子的な調整が可能となる。そして、製作時の工程コストの削減、および経時変化などの信頼性を向上することができる。
【００２５】
尚、電圧源としてＤ／Ａ変換器を用いたが、発振周波数コントロール端子の電圧が一定になるように第２の端子７の電圧を制御するＰＬＬ回路の出力を電圧源として用いても良い。
【００２６】
尚、本実施例では、第１の端子を可変容量ダイオード３のカソードに接続し、第２の端子をアノードに接続したが、逆に接続してもよい。すなわち第１の端子を可変容量ダイオード３のアノードに接続し、第２の端子をカソードに接続することができる。この場合には、Ｄ／Ａ変換器４の出力電圧を高く設定する。そして、第２の端子の電圧が第１の端子の電圧より高いか、または端子間電圧がしきい値電圧（約０．６Ｖ）より大きな電圧になって可変容量ダイオード３の容量が急激に低下しない範囲でＤ／Ａ変換器の出力電圧が設定される。
【００２７】
また、製造時の発振周波数のばらつきを補正する目的で本構成を用いたが、通信システムの運用途中でＤ／Ａ変換器の出力電圧を変化させることができる。例えばチャネル数が多く使用する周波数帯域が広いシステムに適応する場合には、発振周波数の可変範囲が大きいことが必要である。そこで発振周波数に応じてＤ／Ａ変換器の出力電圧を変えることにより、発振周波数コントロール端子の電圧を常に上記中央付近にすることができる。
【００２８】
（実施例２）
図２は、本発明の実施例２の電圧制御発振器の回路図である。図２において、８は周波数変調端子、９は抵抗である。また、図１と同じ構成要素に同一の番号を付けて示した。
【００２９】
本発明の特徴は、周波数変調端子８を設けていることである。第２の端子７が周波数変調端子８に接続されると共にコンデンサにより交流的に接地されている。また、第２の端子７は抵抗９を介してＤ／Ａ変換器４に接続されている。製造時の発振周波数ばらつきを調整するためにＤ／Ａ変換器の出力電圧を変化させる動作は前記実施例と同様である。
【００３０】
しかし、本実施例では、周波数変調を行うためにＤ／Ａ変換器４と第２の端子７の間に抵抗９を挿入している。ここで、周波数変調端子８には外部より変調信号が入力される。周波数変調端子８に印加される電圧が高くなると可変容量ダイオード３の端子間電圧が小さくなり発振周波数が低くなる。逆に周波数変調端子８の電圧が低くなると発振周波数が高くなる。このようにして周波数変調が行われる。
【００３１】
尚、図２に示していないが、外部に設けた周波数変調信号源の出力インピーダンスは抵抗値を持っている。或いは、周波数変調信号源の出力端子と周波数変調端子８の間に抵抗を挿入して構成することができる。上記の構成により、周波数変調とＤ／Ａ変換器による発振周波数コントロール端子の電圧の調整とを両立することが出来る。
【００３２】
以上のように、周波数変調を行う電圧制御発振器の場合にＤ／Ａ変換器を用いて電子的に発振周波数コントロール端子の電圧を調整することが出来る。
【００３３】
（実施例３）
図３は、本発明の実施例３の電圧制御発振器の回路図である。図３において、図２と同じ構成要素に同一の番号を付けて示した。
【００３４】
本発明の特徴は、可変容量ダイオードを複数個設けて直列に接続したことである。すなわち２つの可変容量ダイオード３が直列に接続され、両端がそれぞれ第１および第２の端子６，７に接続されている。
【００３５】
本構成を用いることにより、発振周波数コントロール端子５の調整範囲を大きくすることが出来る。可変容量ダイオード３が１個の場合、第２の端子７の電圧は０Ｖから可変容量ダイオード３のしきい値電圧（０．６Ｖ）より低い範囲内で変化させることが出来る。これは発振周波数コントロール端子５が０Ｖ付近となったときに第１と第２の端子６，７間の電圧差がしきい値電圧以上となり、可変容量ダイオード３に順方向電流が流れないようにするためである。また一般に、可変容量ダイオード３の電圧がしきい値電圧に近づくと容量が急激に低下するため、第２の端子７の電圧は０．３Ｖ程度までしか上げることができない。従って発振周波数コントロール端子５の調整幅が０．３Ｖ程度となってしまう。
【００３６】
一方、本実施例の構成では、可変容量ダイオード３を２個直列に接続しており電圧が２分されるため、発振周波数コントロール端子５の調整幅を０．６Ｖ程度まで大きくすることが出来る。
【００３７】
また、可変容量ダイオード３を３個以上直列に接続することにより、更に発振周波数コントロール端子５の可変範囲を拡大することが出来る。
【００３８】
また、可変容量ダイオード３を直列に接続すると抵抗値が大きくなり損失成分が増加して共振器のＱ値を劣化させる場合がある。これを防ぐために、直列接続した可変容量ダイオード３を２組またはそれ以上用いて、互いに並列に接続することにより抵抗値の増大を避けることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明の電圧制御発振器によれば、可変容量ダイオードの端子の印加電圧を変えて発振周波数の調整を行う構成であり、新たに可変容量ダイオードを追加しないために共振器のＱ値の劣化がなく、また可変容量ダイオードに印加する直流電圧としてＤ／Ａ変換器の出力を用いることにより電子調整が実現できる。これにより、工程コストの削減および信頼性を向上できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における電圧制御発振器の回路図
【図２】本発明の実施例２における電圧制御発振器の回路図
【図３】本発明の実施例３における電圧制御発振器の回路図
【図４】従来の電圧制御発振器の回路図
【符号の説明】
１　発振段
２　共振器
３　可変容量ダイオード
４　Ｄ／Ａ変換器
５　発振周波数コントロール端子
６　第１の端子
７　第２の端子
８　周波数変調端子
９　抵抗
１０　トリマーコンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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