(57)【要約】      （修正有）【課題】マイクロ波電圧制御発振器において、発振周波数の２倍波の周波数の出力効率を下げたり、位相雑音の劣化を招くことなく、同調回路部の同調帯域以上に発振周波数を広帯域化することはできなかった。【解決手段】トランジスタ９のゲート端子と同調回路部１の間に移相器１７を設けることにより、能動素子回路部２の同調帯域が同調回路部１の同調帯域より広くなるように能動素子回路部２の反射位相∠Γａを変化させることができる。従って、共振周波数の２倍の周波数の出力電力効率を下げたり、位相雑音特性の劣化を招くことなく、同調回路部１の同調帯域以上にマイクロ波電圧制御発振器の同調帯域の広帯域化が可能となる。【選択図】        図１
2004236009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振周波数を調整する共振回路を有する同調回路部と、上記同調回路部に接続されたトランジスタの発振周波数の基本波を上記同調回路部に全反射させる共振回路と上記トランジスタと上記同調回路部との間に設け上記能動素子部の共振回路から全反射される発振周波数の基本波の位相を調整する移相器を有するとともに、その発振周波数の２倍の周波数を取り出す２倍波整合回路を有する能動素子回路部と、を備えたことを特徴とするマイクロ波電圧制御発振器。
【請求項２】
上記同調回路部の共振回路を構成するバラクタダイオードと同一のバラクタダイオードを用いて、上記能動素子回路部の共振回路を構成することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波電圧制御発振器。
【請求項３】
上記同調回路部の共振回路を構成するバラクタダイオードの接合容量を制御する制御電圧の入力端子を設けるとともに、上記能動素子回路部の共振回路を構成するバラクタダイオードの接合容量を制御する制御電圧の入力端子を設けることを特徴とする請求項２記載のマイクロ波電圧制御発振器。
【請求項４】
上記能動素子回路部の移相器を構成する２つのバラクタダイオードにそれぞれの接合容量を制御するよう別々の制御電圧の入力端子を設けることを特徴とする請求項２記載のマイクロ波電圧制御発振器。
【請求項５】
上記同調回路部に接続するトランジスタとして、電界効果トランジスタを使用することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波電圧制御発振器。
【請求項６】
上記同調回路部に接続するトランジスタとして、バイポーラトランジスタを使用することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波電圧制御発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、広帯域な発振周波数の２倍の周波数を取り出すことが可能なマイクロ波電圧制御発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のマイクロ波電圧制御発振器においては、発振周波数の２倍波を取り出すために、トランジスタと２倍波整合回路との間に、バラクタダイオードとインダクタにより構成され、かつ発振周波数で共振する直列共振回路を設けていた。この構成によって、能動素子回路部のバラクタダイオードの電圧を可変することで、発振周波数に応じて直列共振回路の共振周波数を変えることができるので、直列共振回路が所望の発振周波数の基本波を全反射し、かつ、所望の発振周波数で同調回路部内の反射移相と同調するように反射位相が変化する。従って、発振器全体の同調帯域は、発振周波数の２倍波の出力効率を下げたり、位相雑音の劣化を招くことなく、同調回路部の同調帯域と同程度まで発振周波数の広帯域化を図ることができた（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２６１５４４（第１−５頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のマイクロ波電圧制御発振器は以上のように構成されているので、同調回路部の同調帯域と同程度まで発振周波数を広帯域化できたが、発振周波数の２倍波の出力効率を下げたり、位相雑音の劣化を招くことなく、同調回路部の同調帯域以上に広帯域化を図ることはできないという課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、発振周波数の２倍波の周波数の出力効率を下げたり、位相雑音の劣化を招くことなく、同調回路部の同調帯域以上に発振周波数を広帯域化することができるマイクロ波電圧制御発振器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るマイクロ波電圧制御発振器は、トランジスタと同調回路部との間に移相器を設けるようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるマイクロ波電圧制御発振器を示す構成図であり、共振周波数の調整が可能な同調回路部１と発振周波数の基本波を同調回路部１に全反射させる一方、その発振周波数の２倍の周波数を取り出す能動素子回路部からなる。
【０００８】
同調回路部１は、アノード端子が接地されたバラクタダイオード５とバラクタダイオードのカソード側にインダクタ６が直列接続された直列共振回路４に、直列共振回路４のインピーダンスを反転させるインピーダンス変成器７が接続される。インピーダンス変成器７のもう一方には、所望の発振周波数において１／２波長の電気長を有する１／２先端開放形共振器８が接続され、能動素子回路部１に接続される。また、制御電圧端子３は、インピーダンス変成器７と同様、直列共振回路４に接続され、バラクタダイオード５の接合容量を制御するための制御電圧を入力する。
【０００９】
同調回路部１に接続される能動素子回路部の入力側には、移相器１７が設置される。ここでは、移相器の一例である反射形の移相器を示しており、９０度ハイブリット回路１８とアノード端子が接地されたバラクタダイオード１９，２０とから構成されている。また、それぞれのバラクタダイオード１９，２０のカソード端子には、バラクタダイオード１９，２０の接合容量を変化させることで移相器１７の移相量を変化させるための制御電圧を入力する制御電圧端子２１，２２が接続されている。電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴという）９のゲート端子には、移相器１７のもう一方の端子が、また、ソース端子には接地されたインダクタ１０が接続されている。また、ＦＥＴ９のドレイン端子には、ＦＥＴ９の発振周波数の基本波を同調回路部１に全反射させる直列共振回路直列が並列に接続されるとともに、ＦＥＴ９の発振周波数の２倍の周波数を取り出す２倍波整合回路１１が接続され、出力端子１２より発振周波数の２倍の周波数が出力される。なお、直列共振回路１３は、インダクタ１５とアノード端子が接地されたバラクタダイオード１４とが直列に接続されるとともに、インダクタのもう一方の端子にバラクタダイオード１４の接合容量を制御するための制御電圧を入力する制御電圧端子１６が接続された構成となっている。
【００１０】
次に動作について説明する。
マイクロ波電圧制御発振器が発振する条件は、移相器１７の同調回路部１側の端子を基準面として、同調回路部１を見たときの反射係数をΓｒ、出力端子１２に負荷を接続した能動素子回路部２を見たときの反射係数をΓａとすると、式（１）、式（２）で表される。
｜Γｒ｜・｜Γａ｜＞１  （１）
∠Γｒ＋∠Γａ＝２ｎπ（ｎ：整数）          （２）
【００１１】
ここで、同調回路部１の等価回路は図２で示される。
所望の発振周波数において、１／２波長の電気長を有する１／２波長先端開放型共振器８は、インダクタＬｒ  、キャパシタＣｒ  、抵抗Ｒｒ  の並列共振回路として表される。
また、バラクタダイオード５とインダクタ６から構成される直列共振回路４は、インピーダンス変成器７によりインピーダンスが反転される。そのため、インピーダンス変成器７の特性インピーダンスＺｔ  を用いて、インダクタＣｊ１・Ｚｔ２、キャパシタＬｓ  ／Ｚｔ２、抵抗Ｒｓ・Ｚｔ２の並列共振回路として表される。
【００１２】
従って、同調回路部１の共振周波数は、１／２波長先端開放形共振器８のインダクタＬｒ  、キャパシタＣｒ  及び抵抗Ｒｒ  と、直列共振回路４を構成するバラクタダイオード５の接合容量Ｃｊ１及びインダクタ６のインダクタンスＬｒ１とによって決定させる。
また、バラクタダイオード５の容量は、外部から印加される制御電圧により接合容量が変改するので、図２に示すインダクタンスＣｊ１・Ｚｔ２が変化し、同調回路部１全体の共振周波数を可変することができる。
【００１３】
能動素子回路部２は、直列共振回路１３と、ＦＥＴ９のソース端子に接続されたインダクタンス１０及び移相器１７とにより、所望の発振周波数の反射係数Γａが決定される。また、移相器１７は、制御電圧により２つのバラクタダイオード１９、２０の接合容量を変化させることで、能動素子回路部の反射位相∠Γａを可変させることができる。なお、反射形の移相器１７の動作は一般に知られている事なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００１４】
直列共振回路１３の共振周波数は、同調回路部１の共振周波数と一致するように、バラクタダイオード１４のキャパシタンスＣｊ２とインダクタ１５のインダクダンスＬｓ２とが決定される。また、制御電圧端子２４から与えられる制御電圧により、バラクタダイオード１４の接合容量を変化させ、所望の発振周波数の基本波を全反射する。
【００１５】
ここで、図３は、同調回路部１内のバラクタダイオード５と能動素子回路部２内のバラクタダイオード１４と移相器１７内のバラクタダイオード１９の制御電圧を変化させたときの同調回路部１の反射位相∠Γｒ、能動素子回路部２内のトランジスタ９のゲート端子から見た反射位相∠Γａ０、能動素子回路部２の反射位相∠Γａ  及び発振器全体としてのループ位相∠Γｒ＋∠Γａを示す説明図である。
【００１６】
上記のように構成されたマイクロ波電圧制御発振は、能動素子回路部２内の直列共振回路１３が所望の発振周波数の基本波を全反射し、かつ、所望の発振周波数で同調回路部１内の反射移相と同調するように反射位相∠Γａ０が変化する。さらに、移相器１７によって能動素子回路部２の同調帯域が同調回路部１の同調帯域より広くなるように能動素子回路部２の反射位相∠Γａを変化させることができる。従って、発振器全体の同調帯域は、発振周波数の２倍の周波数の出力電力を損なうことなく、同調回路部１の同調帯域以上に広帯域化することができる。また、バラクタダイオード１４は発振器の位相雑音特性に何ら影響を与えないので、位相雑音特性の劣化を招かずに発振周波数の広帯域化を図ることができる。
【００１７】
実施の形態２．
実施の形態１では、特に言及していないが、同調回路部１内の直列共振回路４を構成しているバラクタダイオード５及びインダクタ６と、能動素子回路部２内の直列共振回路１３を公正しているバラクタダイオード２２及びインダクタ２３とは、同一のものを用いるようにする。
これにより、同一の制御電圧を印加するこにより、発振周波数の基本波で共振させることができるため、制御系を簡単に構成できる効果を奏する。
【００１８】
実施の形態３．
実施の形態２では、同調回路部１及び能動素子回路部２内において、同一のバラクタダイオードとインダクタを用いるものについて示したが、素子のバラツキにより共振周波数が異なることがある。
そこで、この実施の形態３では、制御電圧端子３から与える制御電圧と、制御電圧端子１６から与える制御電圧とを個別に制御するようにする。
これにより、共振周波数の最適化を図ることができる効果を奏する。
【００１９】
実施の形態４．
実施の形態１では、２つのバラクタダイオード１９，２０において、素子のバラツキにより特性が異なることがある。
そこで、この実施の形態３では、制御電圧端子２１から与える制御電圧と、制御電圧端子２２から与える制御電圧とを個別に制御するようにする。
これにより、移相制御の最適化を図ることができる効果を奏する。
【００２０】
実施の形態５．
実施の形態１〜４では、同調回路部と接続するトランジスタとして、ＦＥＴ９を使用するものについて示したが、バイポーラトランジスタ（以下、ＢＪＴという）を使用するようにしてもよい。
この場合、ＦＥＴ９のゲート端子がＢＪＴのエミッタ端子、ＦＥＴ９のドレイン端子がＢＪＴのコレクタ端子、ＦＥＴ９のソース端子がＢＪＴのベース端子にそれぞれ対応する。以上のように、同調回路部に接続するトランジスタとして、電界効果トランジスタを使用するように構成したので、構成の複雑化を招くことなく、発振周波数を得ることができる効果がある。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、トランジスタのゲート端子と同調回路部の間に移相器を設けるようにしたので、共振周波数の２倍波の出力電力の効率を下げたり、位相雑音特性の劣化を招くことなく、同調回路部の同調帯域以上にマイクロ波電圧制御発振器の同調帯域の広帯域化を図ることができる効果がある。トランジスタのゲート端子と同調回路部の間に移相器を設けることにより、能動素子回路部の同調帯域が同調回路部の同調帯域より広くなるように能動素子回路部２の反射位相∠Γａを変化させることができる。従って、共振周波数の２倍の周波数の出力電力効率を下げたり、位相雑音特性の劣化を招くことなく、同調回路部の同調帯域以上にマイクロ波電圧制御発振器の同調帯域の広帯域化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるマイクロ波電圧同調発振器を示す構成図である。
【図２】同調回路部の等価回路を示す等価回路図である。
【図３】同調回路部の反射位相、トランジスタのゲート端子から見た反射位相、能動素子回路部の反射位相及び発振器全体のループ位相を示す説明図である。
【符号の説明】
１  同調回路部
２  能動素子回路部
３  制御電圧端子
４  直列共振回路
５  バラクタダイオード
６  インダクタ
７  インピーダンス変成器
８  １／２波長先端開放形共振器
９  ＦＥＴ
１０  インダクタ
１１  ２倍波整合回路
１２  出力端子
１３  直列共振回路
１４  バラクタダイオード
１５  インダクタ
１６  制御電圧端子
１７  移相器
１８  ９０度ハイブリット回路
１９  バラクタダイオード
２０  バラクタダイオード
２１  制御電圧端子
２２  制御電圧端子
【図１】
2004236009.tif 000003
【図２】
2004236009.tif 000004
【図３】
2004236009.tif 000005