(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振周波数を決定するための共振回路と、
前記共振回路に接続された能動回路と、
前記能動回路に接続され発振電力を取り出すための出力端子とを備え、
前記能動回路は、
前記共振回路に第１の端子が接続された能動素子と、
この能動素子の第２の端子に接続され発振電力の一部を前記能動素子側に反射させるための反射回路とから構成され、
前記反射回路は、
前記能動素子の第２の端子に並列接続された第１の先端開放スタブと、
前記能動素子の第２の端子に並列接続された第２の先端開放スタブとから構成され、  前記能動回路の反射係数をΓａ、前記共振回路の反射係数をΓｔとすると、
|Γａ|・|Γｔ|＞１
及び
∠Γａ＋∠Γｔ＝２ｎ（ｎは整数）π
の発振条件式を満足し、かつ、
前記能動回路の反射利得２０ｌｏｇ|Γａ|が前記共振回路の反射損失２０ｌｏｇ|Γｔ|より大きい
ことを特徴とする高周波発振器。
【請求項２】
前記反射回路は、前記第１及び第２の先端開放スタブの共振周波数で損失を大きくするために、
前記能動素子の第２の端子と前記第１の先端開放スタブの開放端とは反対側の一端との間に挿入された第１の抵抗と、
前記能動素子の第２の端子と前記第２の先端開放スタブの開放端とは反対側の一端との間に挿入された第２の抵抗とをさらに有する
ことを特徴とする請求項１記載の高周波発振器。
【請求項３】
前記反射回路は、前記第１及び第２の先端開放スタブの共振周波数を可変できるように、
前記第１の先端開放スタブの開放端及びアースの間に挿入された第１の可変容量素子と、
前記第２の先端開放スタブの開放端及びアースの間に挿入された第２の可変容量素子とをさらに有する
ことを特徴とする請求項１記載の高周波発振器。
【請求項４】
前記能動素子は、電界効果トランジスタであり、前記第１の端子は、ゲートであり、かつ前記第２の端子は、ドレインである
ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の高周波発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロ波などの高周波発振器に関し、特に不要な発振周波数を抑制した高周波発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高周波発振器は、ゲートに誘電体共振器４が、またドレインにマイクロストリップライン５、６がそれぞれ接続されると共に、ソースが負荷抵抗器７を介して接地されてマイクロ波帯発振回路を構成するＦＥＴ１のソースに、マイクロストリップラインによるオープンスタブ１１を設け、このオープンスタブ１１の面積を変えることにより、ＦＥＴ１のゲート・ソース間容量を変えて発振回路の帰還量を調整する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３１８８１９号公報（第１頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の高周波発振器では、反射回路となる帰還調整用のオープンスタブ(反射スタブ)の線路長が所望周波数のλ／４より多少短い程度のため、所望周波数より高い周波数で共振点をもっている。このとき、反射スタブの共振周波数で大きな反射が生じ、反射利得をもつことになる。そのため、ループ利得をもち、不要発振を起こす可能性があるという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、不要発振を抑制することができる高周波発振器を得るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る高周波発振器は、発振周波数を決定するための共振回路と、前記共振回路に接続された能動回路と、前記能動回路に接続され発振電力を取り出すための出力端子とを設け、前記能動回路は、前記共振回路に第１の端子が接続された能動素子と、この能動素子の第２の端子に接続され発振電力の一部を前記能動素子側に反射させるための反射回路とから構成され、前記反射回路は、前記能動素子の第２の端子に並列接続された第１の先端開放スタブと、前記能動素子の第２の端子に並列接続された第２の先端開放スタブとから構成され、前記能動回路の反射係数をΓａ、前記共振回路の反射係数をΓｔとすると、|Γａ|・|Γｔ|＞１及び∠Γａ＋∠Γｔ＝２ｎ（ｎは整数）πの発振条件式を満足し、かつ、前記能動回路の反射利得２０ｌｏｇ|Γａ|が前記共振回路の反射損失２０ｌｏｇ|Γｔ|より大きい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る高周波発振器について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る高周波発振器の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【０００８】
図１において、本高周波発振器は、発振周波数を決定するための共振回路１と、能動回路２と、発振電力を取り出すための出力端子３とを備える。能動回路２は、電力を増幅するための電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）（能動素子）２１と、反射回路２２とから構成されている。また、反射回路２２は、反射スタブ２３ａ、及び２３ｂから構成されている。
【０００９】
つぎに、この実施の形態１に係る高周波発振器の動作について図面を参照しながら説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係る高周波発振器の動作を示す図である。
【００１０】
本高周波発振器において、共振回路１と能動回路２とによる閉ループで、ループの利得が得られ、かつループの位相が同相で重ね合わされる周波数で、電力を増幅して発振動作を行う。
【００１１】
発振条件式は、次式となる。式（１）は、ループの利得が得られる条件式である。また、式（２）は、ループの位相が同相で重ね合わされる条件式である。
【００１２】
|Γａ|・|Γｔ|＞１                                      （１）
【００１３】
∠Γａ＋∠Γｔ＝２ｎπ    ｎ：整数                      （２）
【００１４】
ここで、Γａは能動回路２の反射係数、Γｔは共振回路１の反射係数である。
条件式（１）を満足するように、ループの利得を得るためには、能動回路２の反射利得２０ｌｏｇ|Γａ|が共振回路１の反射損失２０ｌｏｇ|Γｔ|より大きくなければならない。
【００１５】
反射スタブ２３ａ、及び２３ｂで構成された反射回路２２は、電力の一部を電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２１へ反射させ、反射利得２０ｌｏｇ|Γａ|及びループ利得を大きくしている。
【００１６】
反射回路２２に反射スタブ２３ａ、及び２３ｂを複数用いて、反射スタブの線路長を短くし、線路幅を広くすることで、図２（ａ）に示すように、所望周波数では従来の反射回路と同等の反射量Γｒを得ることができ、かつ反射スタブ２３ａ、２３ｂの共振周波数を高周波数側に移すことができる。高周波数側では、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２１の利得が低下するため、図２（ｂ）に示すように、反射スタブ２３ａ、２３ｂの共振周波数で生じる不要な反射利得２０ｌｏｇ|Γａ|を抑制することができる。これにより、所望周波数では従来と同等のループ利得が得られ、不要発振が抑制される。
【００１７】
すなわち、電界効果トランジスタ２１等の能動素子を用いた能動回路２と、上記能動素子と接続され、発振周波数を決定するための共振回路１と、発振電力を取り出すための出力端子３とを備え、さらに上記能動素子と出力端子３との間に接続され、発振電力の一部を能動素子側に反射させるための反射回路２２とで構成した高周波発振器において、反射回路２２を構成する反射スタブ２３を複数用いることで所望の発振周波数以外での能動回路２と共振回路１の接続点からみた能動回路２の反射利得を抑制するものである。
【００１８】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る高周波発振器について図面を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施の形態２に係る高周波発振器の構成を示す図である。
【００１９】
図３において、本高周波発振器は、発振周波数を決定するための共振回路１と、能動回路２と、発振電力を取り出すための出力端子３とを備える。能動回路２は、電力を増幅するための電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２１と、反射回路２２とから構成されている。また、反射回路２２は、反射スタブ２３ａ、及び２３ｂと、抵抗２４ａ、及び２４ｂとから構成されている。
【００２０】
上記の実施の形態１では、反射回路２２に反射スタブ２３ａ、２３ｂを複数用いて、反射スタブの線路長を短く、線路幅を広くすることで、所望周波数に対しては従来と同等の反射量を得ることができ、不要発振を抑制することができることを示した。この実施の形態２では、反射回路２２を構成する反射スタブ２３ａ、２３ｂに抵抗２４ａ、２４ｂをそれぞれ装荷することで、所望周波数に対しては従来と同等のループ利得を得ることができ、不要発振を抑制することができることについて示す。
【００２１】
つぎに、この実施の形態２に係る高周波発振器の動作について図面を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係る高周波発振器の動作を示す図である。
【００２２】
本高周波発振器において、共振回路１と能動回路２とによる閉ループで、ループの利得が得られ、かつループの位相が同相で重ね合わされる周波数で、電力を増幅して発振動作を行う。発振条件式は、上記実施の形態１と同様である。
【００２３】
反射スタブ２３ａ、２３ｂと抵抗２４ａ、２４ｂで構成された反射回路２２は、電力の一部を電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２１へ反射させ、反射利得及びループ利得を大きくしている。反射回路２２に反射スタブ２３ａ、２３ｂを複数用いて、反射スタブの線路長を短くし、線路幅を広くすることで、図４（ａ）に示すように、所望周波数では従来の反射回路と同等の反射量を得ることができ、かつ反射スタブ２３ａ、２３ｂの共振周波数を高周波数側に移すことができる。高周波数側では、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２１の利得が低下するため、図４（ｂ）に示すように、反射スタブ２３ａ、２３ｂの共振周波数で生じる不要な反射利得を抑制することができる。
【００２４】
さらに、反射スタブ２３ａ、２３ｂに抵抗２４ａ、２４ｂを装荷することで、反射スタブの共振周波数での損失を大きくできるため、反射スタブの共振周波数で生じる不要な反射利得を抑制することができる。これにより、所望周波数では従来と同等のループ利得が得られ、不要発振が抑制される。
【００２５】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る高周波発振器について図面を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態３に係る高周波発振器の構成を示す図である。
【００２６】
図５において、本高周波発振器は、発振周波数を決定するための共振回路１と、能動回路２と、発振電力を取り出すための出力端子３とを備える。能動回路２は、電力を増幅するための電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２１と、反射回路２２とから構成されている。また、反射回路２２は、反射スタブ２３ａ、及び２３ｂと、可変容量素子２５ａ、及び２５ｂとから構成されている。
【００２７】
上記の実施の形態１では、反射回路２２に反射スタブ２３ａ、２３ｂを複数用いて、反射スタブの線路長を短く、線路幅を広くすることで、所望周波数に対しては従来と同等の反射量を得ることができ、不要発振を抑制することができることを示した。この実施の形態３では、反射回路２２を構成する反射スタブ２３ａ、２３ｂに可変容量素子２５ａ、２５ｂをそれぞれ装荷することで、所望周波数が可変の場合、所望周波数に対しては従来と同等のループ利得を得ることができ、不要発振を抑制することができることについて示す。
【００２８】
つぎに、この実施の形態３に係る高周波発振器の動作について図面を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施の形態３に係る高周波発振器の動作を示す図である。
【００２９】
本高周波発振器において、共振回路１と能動回路２とによる閉ループで、ループの利得が得られ、かつループの位相が同相で重ね合わされる周波数で、電力を増幅して発振動作を行う。発振条件式は、上記実施の形態１と同様である。
【００３０】
反射スタブ２３ａ、及び２３ｂと、可変容量素子２５ａ、及び２５ｂで構成された反射回路２２は、電力の一部を電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２１へ反射させ、反射利得及びループ利得を大きくしている。発振周波数を概略決定する共振回路１を制御することで、発振周波数を可変する。反射回路２２に反射スタブ２３ａ、２３ｂを複数用いて、反射スタブの線路長を短くし、線路幅を広くすることで、図６（ａ）に示すように、所望周波数では従来の反射回路と同等の反射量を得ることができ、かつ反射スタブの共振周波数を高周波数側に移すことができる。高周波数側では、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２１の利得が低下するため、図６（ｂ）に示すように、反射スタブの共振周波数で生じる不要な反射利得を抑制することができる。
【００３１】
さらに、反射回路２２の反射スタブ２３ａ、２３ｂに可変容量素子２５ａ、２５ｂを装荷し、所望周波数にあわせて可変容量素子２５ａ、２５ｂを変化させることで反射スタブの共振周波数を高周波数側に変化させ、反射スタブの共振周波数で生じる不要な反射利得を抑制することができる。これにより、所望周波数では従来と同等のループ利得が得られ、不要発振が抑制される。
【００３２】
【発明の効果】
この発明に係る高周波発振器は、以上説明したとおり、反射回路２２に反射スタブ２３ａ、及び２３ｂを複数用いて、反射スタブの線路長を短くし、線路幅を広くすることで、所望周波数では従来と同等のループ利得が得られ、不要発振を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る高周波発振器の構成を示す図である。
【図２】  この発明の実施の形態１に係る高周波発振器の動作を示す図である。
【図３】  この発明の実施の形態２に係る高周波発振器の構成を示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態２に係る高周波発振器の動作を示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態３に係る高周波発振器の構成を示す図である。
【図６】  この発明の実施の形態３に係る高周波発振器の動作を示す図である。
【符号の説明】
１  共振回路、２  能動回路、３  出力端子、２１  電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、２２  反射回路、２３ａ、２３ｂ  反射スタブ、２４ａ、２４ｂ  抵抗、２５ａ、２５ｂ  可変容量素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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