(57)【要約】【課題】  可変範囲を超えた制御入力があった場合でも、発振停止や周波数ホッピング等の不具合を生じない安定な電圧制御発振器を提供する。【解決手段】  弾性表面波フィルタと、これの前段および後段に設けられた整合回路と、フィードバックループの損失を補完するための増幅回路と、発振条件および発振周波数を決定する固定移相器と、発振周波数を外部からの電圧信号によってコントロールするための電圧制御可変移相器と、外部出力とループ内出力への分配を決める分配器とをシリーズに配置して構成される電圧制御発振器であって、電圧制御可変移相器の制御入力端子の前段にリミッティング回路を有する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性表面波フィルタと、これの前段および後段に設けられた整合回路と、フィードバックループの損失を補完するための増幅回路と、発振条件および発振周波数を決定する固定移相器と、発振周波数を外部からの電圧信号によってコントロールするための電圧制御可変移相器と、外部出力とループ内出力への分配を決める分配器とをシリーズに配置して構成される電圧制御発振器であって、
前記電圧制御可変移相器の制御入力端子の前段にリミッティング回路を有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の電圧制御発振器において、シリーズフィードバックのループ内に配置する電圧制御可変移相器を複数個直列に連ねて、入力制御電圧と出力発振周波数の直線性を改良したことを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項３】
弾性表面波フィルタと、
該弾性表面波フィルタの出力を増幅する増幅回路と、
該増幅回路の出力を発振出力とループ内出力に分配する分配器と、
該分配器のループ内出力を受け取り移相を行い、前記弾性表面波フィルタに移相結果を出力する電圧制御可変移相器と、
該電圧制御可変移相器の制御入力端子に入力される周波数制御入力を制限するリミッティング回路と、
を有することを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項４】
請求項３記載の電圧制御発振器において、前記弾性表面波フィルタの入力側および出力側に整合回路を、および（または）前記分配器と前記電圧制御可変移相器との間に固定移相器を設けことを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項５】
請求項３または４記載の電圧制御発振器において、前記電圧制御可変移相器が少なくとも１つ以上の電圧制御可変移相器からな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】
本発明はシリーズフィードバック型電圧制御発振器に関し、特に弾性表面波フィルタを用いた弾性表面波電圧制御発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の電圧制御発振器の一例として、図５にシリーズフィードバック型弾性表面波発振器のブロック図を示す。周波数選択素子として、弾性表面波フィルタ（ＳＡＷフィルタ）１が設けられており、このフィルタの前段および後段には整合回路２が配置される。増幅回路３はフィードバックループの損失を補完して適正なループゲインを確保するためのもので、分配器４によって発振出力とフィードバックループに信号が振り分けられる。固定移相器６はＳＡＷフィルタの製造バラツキや実装バラツキによる位相誤差を補正して発振周波数を調整するためのもので、電圧制御可変移相器５は、固定移相器６によってセットされた発振周波数から適当な周波数可変帯域内で、周波数制御入力に従って発振周波数をコントロールするものである。
【０００３】
なお、整合回路２は、ＳＡＷフィルタの入出力インピーダンスとその前後の回路との整合条件により省略されることがあり、固定移相器６についても、電圧制御可変移相器５のみで可変帯域が確保できる場合は省略されることがある。
【０００４】
このタイプの発振器の発振条件は、フィードバックループの位相条件がｎ×３６０度（ｎ＝１、２、…ｎ）で、且つ、ループゲインが０ｄＢ以上になることであり、通常はＳＡＷフィルタの通過帯域内において位相条件を満たすように設計される。
電圧制御可変移相器５には、電圧可変素子として、一般に可変容量ダイオードが用いられる。具体的には、図３に示したオールバスフィルタ型電圧制御移相器や、９０度ハイブリッドを用いたもの等が適用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この様な従来の回路構成を有するシリーズフィードバック型弾性表面波電圧制御発振器では、ＳＡＷフィルタの通過帯域と電圧制御可変移相器によってコントロールされる位相が、ちょうど符合するように設計した場合に最も効率よく発振可能な帯域幅をとることができる。
【０００６】
しかしながら、図４に示した様に、ＳＡＷフィルタの通過帯域（−３ｄＢ）よりも外側ではフィルタの損失が極端に増加するためＳＡＷフィルタの通過帯域幅と電圧制御可変移相器のコントロール幅を全く同じにすると、制御入力の可変幅を超えた入力があった場合に、発振停止や周波数ホッピング等の起こり易い不安定な条件になってしまう。制御入力の可変範囲を超えないように使用するのが前提ではあるが、ノイズ等の影響によってこのような条件が発生することがあるため、可変幅を超えた入力があった場合でも発振停止や周波数ホッピングが起こらないように電圧制御可変移相器の可変幅を設計する必要があり、実際には、ＳＡＷフィルタの帯域幅よりもかなり狭い位相範囲で設計せざるをえなかった。
【０００７】
本発明はこの様な従来技術の課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、可変範囲を超えた制御入力があった場合でも、発振停止や周波数ホッピング等の不具合を生じない安定な電圧制御発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による弾性表面波電圧制御発振器は、弾性表面波フィルタと、これの前段および後段に設けられた整合回路と、フィードバックループの損失を補完するための増幅回路と、発振条件および発振周波数を決定する固定移相器と、発振周波数を外部からの電圧信号によってコントロールするための電圧制御可変移相器と、外部出力とループ内出力への分配を決める分配器とをシリーズに配置して構成される電圧制御発振器であって、前記電圧制御可変移相器の制御入力端子の前段にリミッティング回路を有することを特徴としている。
【０００９】
そして、前記弾性表面波電圧制御発振器において、シリーズフィードバックのループ内に配置する電圧制御可変移相器を複数個直列に連ねて、入力制御電圧と出力発振周波数の直線性を改良したことを特徴としている。
この特徴により、まず周波数制御入力端子に印加された信号が、リミッティング回路により発振器が安定に発振できる条件にクリッピングされるため、過大入力やノイズによる可変範囲を超えた入力信号による発振停止や周波数ホッピングのリスクを避けることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、リミッティング回路により電圧制御可変移相器の可変幅を任意に設定することができるようになり、可変範囲を超えた制御入力があった場合でも、移相器の出力がクリッピングされて設定以上の制御電圧が電圧制御可変移相器に印加されないため、従来よりも周波数可変範囲が広いに関わらず、発振停止や周波数ホッピング等の不具合を生じない安定な電圧制御発振器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施例を説明する。
【００１２】
図１は本発明の請求項１になる実施例の構成を示すブロック図である。また、図２は本発明の請求項２になる実施例の構成を示すブロック図である。以下、図１および図２に従って弾性表面波電圧制御発振器１０、１１について説明する。請求項１による弾性表面波電圧制御発振器と請求項２によるものの異なる点は、フィードバックループ内に複数の電圧制御可変移相器５が入っているか否かであり、その他の構成は両者とも同一である。
【００１３】
すなわち、図１に示したように、弾性表面波フィルタ（ＳＡＷフィルタ）１と、これの前段および後段に設けられた整合回路２と、フィードバックループの損失を補完するための増幅回路３と、発振条件および発振周波数を決定する固定移相器６と、発振周波数を外部からの電圧信号によってコントロールするための電圧制御可変移相器５と、外部出力とループ内出力への分配を決める分配器４とをシリーズに配置して、フィードバックループを構成している。また、前記電圧制御可変移相器の制御入力端子の前段にリミッティング回路７を配置している。
【００１４】
ＳＡＷフィルタには、通過形ＳＡＷフィルタを使用しているが、他に水晶振動子フィルタや誘電体フィルタ等の帯域通過形フィルタ（ＢＰＦ）が適用できる。整合回路は、Ｌ、Ｃ、Ｒの集中定数デバイスを用いて実現しているが、その他にマイクロストリップライン等の分布定数回路を用いたものが適用できる。固定移相器には、ＬＣフィルタ回路を採用しているが、他に、ＲＣフィルタ回路や、勿論文字通り遅延線や、更には外部調整を可能にする目的で電圧制御可変移相器を用いることもできる。
【００１５】
また、電圧制御可変移相器には、電圧可変素子として可変容量ダイオードを用い、図３に示したようなオールバスフィルタ型電圧制御移相器を採用しているが、他に９０度ハイブリッドを用いたものが適用できる。リミッティング回路には、ダイオード素子（ショットキーダイオード、及びＰＩＮダイオード）を単数あるいは複数用いて実現しているが、ＡＤコンバータ及びＤＡコンバータを介してリミッティング・レベルをデジタルで設定することも可能である。また、適当なダンピング素子（ＲＣフィルタ等）を組み込んで、応答周波数の帯域制限機能を付加することも可能である。
【００１６】
このような構成において、電源電圧が印加されると、各素子が発生するノイズを増幅回路３が増幅して分配器、固定移相器、電圧制御可変移相器、整合回路、ＳＡＷフィルタ、整合回路の順番でループ内を循環するが、ＳＡＷフィルタを通過する際に必要な周波数成分のみが抽出されて増幅回路に帰還される。このときの発振条件は、フィードバックループの位相条件がｎ×３６０度（ｎ＝１、２、…ｎ）で、且つ、ループゲインが０ｄＢ以上になることであり、ＳＡＷフィルタの通過帯域内において位相条件を満たすように設計することにより、安定した発振出力が得られる。
【００１７】
下記の表１は、本実施例によって製作した弾性表面波電圧制御発振器の主要特性とＳＡＷフィルタの通過帯域幅の関係を示したものである。従来例では、およそ６割程度の帯域使用率であったものが、実施例１および実施例２によると９割強まで広げることができる。なお、制御入力の範囲は、設計値の２００％以上までの入力に対してＳＡＷフィルタの通過帯域幅を超えないように設計している。
【００１８】
また、実施例２によると、実施例１よりも直線性を改善することができるが、電圧制御可変移相器の段数分だけ部品点数が多くなるため、必要とされる直線性に応じて設定することが適当である。
【００１９】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の実施例１を示す機能ブロック図である。
【図２】図２は本発明の実施例２を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は本発明の実施例１、２で使用した電圧制御可変移相回路の回路図である。
【図４】図４は周波数可変範囲を示す説明図である。
【図５】図５は従来例を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００２１】
１        ＳＡＷフィルタ
２        整合回路
３        ＲＦ増幅回路
４        分配器
５        電圧制御可変移相入力
６        増幅回路
７        リミッティング回路
１０、１１弾性表面波電圧制御発振器
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005039640.tif 000006
【図４】
2005039640.tif 000007
【図５】
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