(57)【要約】発振周波数を発生するための共振回路と、前記共振回路からの信号を受信するための入力端を有する増幅手段と、前記増幅手段の出力端に接続された一端を有する誘導性素子、Ｔ型整合素子またはストリップラインと、前記誘導性素子またはＴ型整合素子の他端や前記ストリップラインの前記一端に接続されたキャパシタとを含み、前記増幅手段の入力部は前記誘導性素子またはＴ型整合素子と前記容量性素子の接点や前記ストリップラインの他端に接続されるようにして、前記誘導性素子、Ｔ型整合素子またはストリップラインとキャパシタが増幅手段両端のインピーダンスを整合させると同時に、低域フィルタを構成して増幅手段の出力に含まれた高調波成分を除去できるようにし、また、共振回路を構成して周波数選択度（Ｑ）を向上させ、信号対雑音比を高めるようにする。
2004505532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波発振回路において、
発振周波数信号を発生するための共振手段、
前記共振手段からの前記信号を受信するための入力端を有し、前記共振手段からの前記信号を増幅するための増幅手段、
前記増幅手段の出力端に接続された一端を有する誘導性素子、および
前記誘導性素子の他端に接続された一端を有する容量性素子を含み、
前記容量性素子の他端は接地され、前記誘導性素子と前記容量性素子の接点は前記増幅手段の入力端に接続されることを特徴とする高周波発振回路。
【請求項２】
前記誘導性素子はインダクタであり、前記容量性素子はキャパシタであることを特徴とする請求項１記載の高周波発振回路。
【請求項３】
前記誘導性素子は、前記増幅手段の出力端からの出力信号を前記入力端に帰還させる帰還ループの一部を形成することを特徴とする請求項１記載の高周波発振回路。
【請求項４】
前記容量性素子は電圧制御可変容量素子であることを特徴とする請求項１記載の高周波発振回路。
【請求項５】
前記誘導性素子と前記容量性素子は、前記帰還ループ両端のインピーダンスを整合させるためのインピーダンス整合手段を構成することを特徴とする請求項３記載の高周波発振回路。
【請求項６】
前記インピーダンス整合手段は共振回路を形成することを特徴とする請求項５記載の高周波発振回路。
【請求項７】
前記インピーダンス整合手段は低域フィルタを形成することを特徴とする請求項５記載の高周波発振回路。
【請求項８】
高周波発振回路において、
発振周波数信号を発生するための共振手段、
前記共振手段からの前記信号を受信するための入力端を有し、前記共振手段からの前記信号を増幅する増幅手段、
前記増幅手段の出力端に接続された一端を有するＴ型整合素子、および
前記Ｔ型整合素子の他端に接続された一端を有する容量性素子を含み、
前記容量性素子の他端は接地され、前記Ｔ型整合素子と前記容量性素子の接点は前記増幅手段の入力端に接続されることを特徴とする高周波発振回路。
【請求項９】
前記Ｔ型整合手段は直列に接続された二つのインダクタとこれらインダクタの接続点に接続された一つのキャパシタとを含み、前記容量性素子はキャパシタからなることを特徴とする請求項８記載の高周波発振回路。
【請求項１０】
前記Ｔ型整合手段は直列に接続された二つのインダクタとこれらインダクタの接続点に接続された電圧制御可変容量素子とを含み、前記容量性素子は電圧制御可変容量素子からなることを特徴とする請求項８記載の高周波発振回路。
【請求項１１】
前記Ｔ型整合手段は、前記増幅手段の出力端からの出力信号を前記入力端に帰還させる帰還ループの一部を形成することを特徴とする請求項８記載の高周波発振回路。
【請求項１２】
前記Ｔ型整合手段と前記容量性素子は、前記帰還ループの両端のインピーダンスを整合させるためのインピーダンス整合手段を構成することを特徴とする請求項１１記載の高周波発振回路。
【請求項１３】
前記インピーダンス整合手段は共振回路を形成することを特徴とする請求項１２記載の高周波発振回路。
【請求項１４】
前記インピーダンス整合手段は低域フィルタを形成することを特徴とする請求項１２記載の高周波発振回路。
【請求項１５】
前記誘導性素子と前記容量性素子の前記接点は、他の容量性素子を経て前記増幅手段の前記入力端に接続されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の高周波発振回路。
【請求項１６】
前記Ｔ型整合素子と前記容量性素子の前記接点は、他の容量性素子を経て前記増幅手段の前記入力端に接続されることを特徴とする請求項８ないし１４のいずれか一項に記載の高周波発振回路。
【請求項１７】
高周波発振回路において、
発振周波数信号を発生するための共振手段、
前記共振手段からの前記信号を受信するための入力端を有し、前記共振手段からの前記信号を増幅するための増幅手段、
前記増幅手段の出力端に接続された一端を有するストリップライン、および
前記ストリップラインの前記一端に接続された一端を有する容量性素子を含み、
前記容量性素子の他端は接地され、前記ストリップラインの他端は前記増幅手段の入力端に接続されることを特徴とする高周波発振回路。
【請求項１８】
前記容量性素子は電圧制御可変容量素子であることを特徴とする請求項１７記載の高周波発振回路。
【請求項１９】
前記ストリップラインは前記増幅手段の出力端からの出力信号を前記入力端に帰還させる帰還ループの一部を形成することを特徴とする請求項１７記載の高周波発振回路。
【請求項２０】
前記ストリップラインと前記容量性素子は、前記帰還ループ両端のインピーダンスを整合させるためのインピーダンス整合手段を構成することを特徴とする請求項１９記載の高周波発振回路。
【請求項２１】
前記インピーダンス整合手段は共振回路を形成することを特徴とする請求項２０記載の高周波発振回路。
【請求項２２】
前記インピーダンス整合手段は低域フィルタを形成することを特徴とする請求項２０記載の高周波発振回路。
【請求項２３】
前記ストリップラインの前記他端は他の容量性素子を経て前記増幅手段の前記入力端に接続されることを特徴とする請求項１７ないし２２のいずれか一項に記載の高周波発振回路。
【請求項２４】
第１ノードと第１電圧源との間に接続されて第１ノードに発生する発振信号の周波数を決定するための共振手段、
前記第１ノードに接続されたベースと前記第２電圧源に接続されたコレクタを有するバイポーラトランジスタ、
第２ノードと前記第１ノードとの間に接続された第１容量性素子、
前記第２ノードと前記第１電圧源との間に接続された第２容量性素子、および
前記バイポーラトランジスタのエミッタと前記第２ノードとの間に接続された誘導性素子を具えてなることを特徴とする高周波発振装置。
【請求項２５】
前記バイポーラトランジスタのエミッタと前記第１電圧源との間に接続されて電流量を制限する抵抗をさらに含むことを特徴とする請求項２４記載の高周波発振装置。
【請求項２６】
前記第２ノードと前記第１電圧源との間に接続されて電流量を制限するための抵抗をさらに含むことを特徴とする請求項２４記載の高周波発振装置。
【請求項２７】
第１ノードと第１電圧源との間に接続されて第１ノードに発生する発振信号の周波数を決定するための共振手段、
前記第１ノードに接続されたベースと、前記第２ノードに接続されたコレクタを有する第１バイポーラトランジスタ、
前記第２ノードに接続されたベースと、前記第２電圧源に接続されたコレクタを有する第２バイポーラトランジスタ、
第３ノードと前記第１ノードとの間に接続された第１容量性素子、
前記第３ノードと前記第１電圧源との間に接続された第２容量性素子、および　前記第２バイポーラトランジスタのエミッタと前記第３ノードとの間に接続された誘導性素子を具えてなることを特徴とする高周波発振装置。
【請求項２８】
前記第２ノードと前記第１電圧源との間に接続されて電流量を制限する第１抵抗と、前記第２バイポーラトランジスタのエミッタと前記第１電圧源との間に接続されて電流量を制限するための第２抵抗とをさらに含むことを特徴とする請求項２７記載の高周波発振装置。
【請求項２９】
第１ノードと第１電圧源との間に接続されて第１ノードに発生する発振信号の周波数を決定するための共振手段、
前記第１ノードの接続されたゲートと前記第２電圧源に接続されたソースを有するバイポーラトランジスタ、
第２ノードと前記第１ノードとの間に接続された第１容量性素子、
前記第２ノードと前記第１電圧源との間に接続された第２容量性素子、および
前記バイポーラトランジスタのドレーンと前記第２ノードとの間に接続された誘導性素子を具えてなることを特徴とする高周波発振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波発振に好適な発振回路に関し、特に、通信機器などの高周波回路に使用されて発振信号の周波数特性および振幅特性を向上せしめ得る帰還ループを有する高周波発振回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＴＶ、ラジオ受信機、高周波無線機などのような通信機器と高周波測定器などに使用される高周波回路は、基底帯域の信号を高周波帯域に、または高周波信号を基底帯域に移動させる。
【０００３】
このため、高周波回路は基底帯域の信号または高周波信号を局部発振源からの搬送波信号と混合する。この局部発振源には、コルピッツ発振回路（ｃｏｌｐｉｔｔｓ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）、ハートレー発振回路（Ｈａｒｔｌｅｙ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）、クラップ発振回路（ｃｌａｐ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）、またはこれらの発振回路から変形された発振回路が使用されている。
【０００４】
しかし、これら従来の発振回路は、発振信号に高調波成分を多く生じさせており、このような高調波成分を低減させるために帯域フィルタまたは帯域制限増幅器をさらに設けなければならない。また、これら従来の発振回路は、発振回路に多くの高調波成分を含めており、それによるスプリアス（ｓｐｕｒｉｏｕｓ）の低減のためにフィルタ回路を必ず具えなければならないため、広帯域増幅器の設計を複雑にし、また、受信回路ではイメージ信号の問題を招くため、フィルタ回路に相当な負担を与えてしまう。その他にも、信号の損失と回路の複雑性、そして製造コストの増加といった問題点があった。
【０００５】
従来の高周波発振回路は、図１に示すように、共振回路部１０と発振回路部２０とから構成されており、これら共振回路部１０と発振回路部２０は結合キャパシタ１６によって接続されている。また、共振回路部１０は、インダクタ１２とキャパシタ１４とを含めてなり、発振回路部２０は、バイポーラトランジスタ２２と、バイポーラトランジスタ２２のエミッタと接地との間に並列に接続された抵抗２４およびキャパシタ２６と、バイポーラトランジスタ２２のエミッタとベースとの間に接続されたキャパシタ２８とを含めてなる。電圧源３０は並列に接続された抵抗３２および抵抗３４を通じてバイポーラトランジスタ２２のベースおよびコレクタに結合されている。
【０００６】
ここで、キャパシタ１６は共振回路部１０と発振回路部２０との間に位置して交流信号のみを通過させる。バイポーラトランジスタ２２は電圧源３０から抵抗３２を通じて印加される電圧によって駆動される。抵抗３２はバイポーラトランジスタ１４のバイアス抵抗であって、バイポーラトランジスタ２２のベースに供給される電圧値を調節する。抵抗３４はバイポーラトランジスタ２２の負荷抵抗として機能する。
【０００７】
発振回路部２０の抵抗２４はバイポーラトランジスタ２２のエミッタに接続されてバイポーラトランジスタ２２のエミッタに流れる電流量を制限する。キャパシタ２６は高周波雑音信号をバイパスすると同時に、バイポーラトランジスタ２２のベースとエミッタのインピーダンスを整合させる。キャパシタ２８はバイポーラトランジスタ２２のエミッタからの信号をベース側に帰還させる。キャパシタ２６およびキャパシタ２８は発振回路の位相条件を設定する。
【０００８】
このような構成を有する従来の高周波発振回路において、発振周波数は、共振回路部１０の固有共振周波数、キャパシタ２６およびキャパシタ２８のキャパシタンス、およびバイポーラトランジスタ２２の内部容量値などによって決定される。
【０００９】
しかし、かかる従来の発振回路に使用されたキャパシタ２６およびキャパシタ２８は発振回路の位相条件によって組合せ上の制限を受け、帰還ループ部２０の利得を大きくできないという問題点があった。そのため、従来の発振回路は遮断周波数の相当高いトランジスタを使わなければならず、その結果生成される発振信号は多くの高調波成分を含む問題につながった。また、この問題を解決するために、従来の発振回路は高周波回路に帯域フィルタ、帯域制限増幅器などをさらに設けなければならなかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、発振信号の高調波成分を低減せしめ得る高周波発振回路を提供することにその目的がある。
【００１１】
本発明の他の目的は、発振信号の周波数特性を向上せしめ得る高周波発振回路を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、製造コストの節減が可能な高周波発振回路を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、モノリシック回路で容易に製造できる高周波発振回路を提供することにある。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、Ｃ／Ｎ比が高く、発振レベルの高い発振器を構成することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る帰還ループを有する高周波発振回路は、発振周波数を発生するための共振回路と、前記共振回路からの信号を受信するための入力端を有する増幅手段と、前記増幅手段の出力端に接続された一端を有する誘導性素子と、前記誘導性素子の他端に接続された容量性素子とを含み、前記増幅手段の入力部は前記誘導性素子と前記容量性素子の接点に接続されることを特徴とする。
【００１６】
また、前記目的を達成するために、本発明に係る高周波発振回路は、発振周波数を発生するための共振回路と、前記共振回路からの信号を受信するための入力端を有する増幅手段と、前記増幅手段の出力端に接続された一端を有するＴ型整合素子と、前記Ｔ型整合素子の他端に接続された容量性素子とを含み、前記増幅手段の入力部は前記Ｔ型整合素子と前記容量性素子の接点に接続されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る高周波発振回路において、前記誘導性素子またはＴ型整合素子は増幅手段の出力端からの出力信号を入力端に帰還させる帰還ループの一部を形成し、また、誘導性素子またはＴ型整合素子とキャパシタは、帰還ループ両端のインピーダンスを整合させるためのインピーダンス整合手段を構成して発振信号の利得を極大化し、さらに該インピーダンス整合手段は共振回路および低域フィルタを構成する。
【００１８】
また、前記目的を達成するために、本発明に係る高周波発振回路は、発振周波数信号を発生するための共振手段と、前記共振回路からの前記信号を受信するための入力端を有し、前記共振手段からの前記信号を増幅するための増幅手段と、前記増幅手段の出力端に接続された一端を有するストリップライン（ｓｔｒｉｐ ｌｉｎｅ）と、前記ストリップラインの前記一端に接続された一端を有する容量性素子とを含み、前記容量性素子の他端は接地され、前記ストリップラインの他端は前記増幅手段の入力端に接続されたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明に係る高周波発振回路の好ましい実施例を詳細に説明する。図面中、同一構成要素には同一番号および符号を共通使用し、尚、周知技術については適宜説明を省略するものとする。
【００２０】
本発明による高周波発振回路は、従来の高周波発振回路に適用された共振回路部１０と発振回路部２０とを具え、それに加えて発振回路部２０に他の共振回路を形成することで周波数選択度（Ｑ）を向上させ、信号対雑音比が高められるようにすると同時に、低域フィルタ（ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）を構成することによってエミッタ出力信号に含まれる高調波成分を除去できるようにする。
【００２１】
前記のように構成された本発明による高周波発振回路の作用および動作を図３を参照して詳細に説明すると、下記のようになる。
【００２２】
説明に先立って、図３において、従来の高周波発振回路と同一の構成要素には図１の図面符号を共通使用し、また、説明の簡素化のために図１で既に説明した技術についてはその説明を省略するものとする。
【００２３】
図３を参照すれば、高周波発振回路は、バイポーラトランジスタ２２のエミッタに接続されたインダクタ３６をさらに含む。インダクタ３６およびキャパシタ２８はバイポーラトランジスタ２２のエミッタからの信号をベース側に帰還させるための帰還ループを形成する。この帰還ループはバイポーラトランジスタ２２のエミッタ出力信号をベース側に正帰還させてバイポーラトランジスタ２２が発振されるようにする。バイポーラトランジスタ２２のエミッタとベース間のインピーダンス整合は、インダクタ３６とキャパシタ２６によってなされる。バイポーラトランジスタ２２のベースのインピーダンスとエミッタのインピーダンスが整合される場合、帰還ループの利得は増加され、高いレベルの発振信号が得られる。
【００２４】
インダクタ３６とキャパシタ２６は直列共振回路を構成してバイポーラトランジスタ２２のベースのインピーダンスとエミッタのインピーダンスを整合させると同時に、低域フィルタを構成してエミッタ出力信号に含まれた高調波成分を除去する。この直列共振回路は、共振回路部１０とともに複共振回路を形成することで発振回路の周波数選択度を向上させ、高い信号対雑音比が保持されるようにする。
【００２５】
一方、インダクタ３６とキャパシタ２６とから構成された低域フィルタは、バイポーラトランジスタ２２のエミッタ出力信号のうち、自分の遮断周波数より高い高調波成分を接地側にバイパスさせて共振周波数成分のみがバイポーラトランジスタ２２のベース側に帰還されるようにする。このとき、低域周波器の遮断フィルタは２次高調波の周波数より低く設定して２次高調波成分を含めそれ以上の高調波成分が全て除去されるようにするのが好ましい。
【００２６】
また、高周波発振回路は、共振回路部１０および結合キャパシタ１６と出力ポートとの間に接続されたキャパシタ１８とを有する。キャパシタ１８は発振信号のみが出力ポート側に伝送されるようにすると同時に、直流成分の雑音信号を遮断する。
【００２７】
状況に応じて、実施例におけるバイポーラトランジスタ２２は電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に取り替えられてもよく、その場合も同一の効果が得られる。
【００２８】
また、状況に応じて、キャパシタ２６を電圧制御可変容量ダイオードに取り替え、広帯域の周波数可変幅に対してキャパシタ２６とインダクタ３６とからなる低域フィルタを最適化するのが可能である。
【００２９】
図４は、図３に示した本発明の第１実施例による高周波発振回路の出力スペクトルであって、インダクタ１２は３３０ｎＨ、キャパシタ１６は３３ｐＦ、キャパシタ１８は３ｐＦ、抵抗２４は８２０Ω、キャパシタ２６、２８は１５ｐＦ、抵抗３２は１００ＫΩ、抵抗３４は２００ＫΩ、インダクタ３６は１００ｎＨの値を有し、キャパシタ１４はＨＵＶ３５９、トランジスタ２２は２ＳＣ４６４９を使用する場合、測定開始周波数４０ＭＨｚと測定終了周波数２００ＭＨｚ間のスイープタイムを３２０ｍｓにして測定された出力スペクトルを表している。ここで、縦軸における各間隔の単位は１０ｄＢである。
【００３０】
図４に表した出力スペクトル結果から、発振信号である第１高調波の周波数は４７．６ＭＨｚであり、スプリアス波である２次高調波の周波数は９５．２ＭＨｚであることがわかる。また、図４から、本発明による高周波発振回路では発振信号とスプリアス波間の信号強度の差が−３３．３０ｄＢであることがわかる。
【００３１】
図２ａおよび図２ｂは、図１に示した従来の高周波発振回路の出力スペクトルであって、図４の出力スペクトルを得るために使用された部品と同一の部品を使用した場合の出力スペクトルを表している。
【００３２】
図２ａは、図１に示した高周波発振回路の出力ポートＡにおける出力スペクトルであって、発振信号の第１高調波とスプリアス波の第２高調波間の信号強度が−２５．６０ｄＢであるのを表している。図２ｂは、図１に示した高周波発振回路の出力ポートＢにおける出力スペクトルであって、発振信号の第１高調波とスプリアス波の第２高調波間の信号強度が−１１．６０ｄＢであるのを表している。
【００３３】
このように本願の第１実施例による高周波発振回路は、従来の高周波発振回路に比べて高調波成分除去特性が著しく向上されたことがわかる。
【００３４】
図５は、本発明の他の実施例による高周波発振回路を示す。図５に示すように、本発明の他の実施例による高周波発振回路では、バイポーラトランジスタ２２のエミッタと抵抗２４との間にインダクタ３６が接続される。このインダクタ３６は抵抗２４とともに一つのリアクタンス素子として作用する。インダクタ３６とキャパシタ２８はバイポーラトランジスタ２２のエミッタからの信号をベース側に帰還させるための帰還ループを形成する。この帰還ループは、バイポーラトランジスタ２２のエミッタ出力信号をベース側に正帰還させてバイポーラトランジスタ２２が発振されるようにする。バイポーラトランジスタ２２のエミッタとベース間のインピーダンス整合はリアクタンス素子とキャパシタ２６によってなされる。バイポーラトランジスタ２２のベースのインピーダンスとエミッタのインピーダンスが整合される場合、帰還ループの利得は増加し、高いレベルの発振信号が得られる。リアクタンス素子とキャパシタ２６は直列共振回路を構成してバイポーラトランジスタ２２のベースのインピーダンスとエミッタのインピーダンスを整合させると同時に、低域フィルタを構成してエミッタ出力信号に含まれた高調波成分を除去する。この直列共振回路は、共振回路部１０とともに複共振回路を形成することで発振回路の周波数選択度を向上させ、高い信号対雑音比が保持されるようにする。
【００３５】
一方、リアクタンス素子とキャパシタ２６とから構成された低域フィルタは、バイポーラトランジスタ２２のエミッタ出力信号のうち、自分の遮断周波数より高い高調波成分を接地側にバイパスさせて共振周波数成分のみがバイポーラトランジスタ２２のベース側に帰還されるようにする。このとき、低域フィルタの遮断周波数は２次高調波の周波数より低く設定して２次高調波成分を含めそれ以上の高調波成分が全て除去されるようにするのが好ましい。
【００３６】
図５に示した本発明の高周波発振回路から図３に示した高周波発振回路の出力スペクトルと同一の結果が得られる。
【００３７】
図６は、本発明のさらに他の実施例による高周波発振回路を示している。図６に示す高周波発振回路は、バイポーラトランジスタ２２のエミッタとキャパシタ２８との間に接続されたＴ型整合回路３８を含む。このＴ型整合回路３８は、二つのインダクタと一つのキャパシタとからなる誘導性リアクタンス素子として動作する。誘導性リアクタンス素子３８およびキャパシタ２８は、バイポーラトランジスタ２２のエミッタからの信号をベース側に帰還させるための帰還ループを形成する。この帰還ループはバイポーラトランジスタ２２のエミッタ出力信号をベース側に正帰還させてバイポーラトランジスタ２２が発振されるようにする。バイポーラトランジスタ２２のエミッタとベース間のインピーダンス整合は誘導性リアクタンス素子３８とキャパシタ２６によってなされる。バイポーラトランジスタ２２のベースのインピーダンスとエミッタのインピーダンスが整合される場合、帰還ループの利得は増加され、高いレベルの発振信号が得られる。
【００３８】
誘導性リアクタンス素子３８とキャパシタ２６は直列共振回路を構成してバイポーラトランジスタ２２のベースのインピーダンスとエミッタのインピーダンスを整合させると同時に、低域フィルタを構成してエミッタ出力信号に含まれた高調波成分を除去する。また、この直列共振回路は、共振回路部１０とともに複共振回路を形成することによって、発振回路の周波数選択度を向上させ、高い信号対雑音比が保持されるようにする。
【００３９】
一方、Ｔ型整合回路３８とキャパシタ２８とから構成された低域フィルタは、バイポーラトランジスタ２２のエミッタ出力信号のうち、自分の遮断周波数より高い高調波成分を接地側にバイパスさせて共振周波数成分のみがバイポーラトランジスタ２２のベース側に帰還されるようにする。このとき、低域フィルタの遮断周波数は２次高調波の周波数より低く設定して２次高調波成分を含めそれ以上の高調波成分が全て除去されるようにするのが好ましい。
【００４０】
状況に応じて本実施例におけるバイポーラトランジスタ２２は電界効果トランジスタに取り替えてもよく、その場合も同一の効果が得られる。
【００４１】
また、状況に応じて、キャパシタ２６とＴ型整合回路３８のキャパシタの代わりに電圧制御可変容量ダイオードを使用し、広い周波数可変幅に対してキャパシタ２６とＴ型整合回路３８とからなる低域フィルタを最適化するのが可能である。
【００４２】
図７は、図６に示した本発明による高周波発振回路の出力スペクトルであって、図３の高周波発振回路と共通した素子は図４の出力スペクトルを得る時と同様な素子を使用し、Ｔ型整合回路３８のインダクタは１００ｎＨ、キャパシタは１０Ｐｆである場合の結果を表している。図７を参照すれば、発振信号の第１高調波とスプリアス波の第２高調波間の信号強度の差が−４１．３０ｄＢであることがわかる。つまり、従来の高周波発振回路の出力スペクトルにおける−２５．６０ｄＢ、−１１．９０ｄＢに比べて著しい高調波成分除去特性を有していることを表している。
【００４３】
図８は、本発明のさらに他の実施例による高周波発振回路を示す。図８に示した高周波発振回路は、バイポーラトランジスタ２２のエミッタと抵抗２４との間に接続されたＴ型整合回路３８を含む。Ｔ型整合回路３８は、二つのインダクタと一つのキャパシタとからなり、抵抗２４とともに一つのリアクタンス素子として作用する。Ｔ型整合回路３８とキャパシタ２８は、バイポーラトランジスタ２２のエミッタからの信号をベース側に帰還させるための帰還ループを形成する。この帰還ループは、バイポーラトランジスタ２２のエミッタ出力信号をベース側に正帰還させてバイポーラトランジスタ２２が発振されるようにする。バイポーラトランジスタ２２のエミッタとベース間のインピーダンス整合はリアクタンス素子とキャパシタ２６によってなされる。バイポーラトランジスタ２２のベースのインピーダンスとエミッタのインピーダンスが整合される場合、帰還ループの利得は増加され、高いレベルの発振信号が得られる。
【００４４】
リアクタンス素子とキャパシタ２６は直列共振回路を構成してバイポーラトランジスタ２２のベースのインピーダンスとエミッタのインピーダンスを整合させると同時に、低域フィルタを構成してエミッタ出力信号に含まれた高調波成分を除去する。この直列共振回路は共振回路１０とともに複共振器を形成することによって、発振回路の周波数選択度を向上させ、高い信号対雑音比が保持されるようにする。
【００４５】
一方、リアクタンス素子とキャパシタ２６とからなる低域フィルタは、バイポーラトランジスタ２２のエミッタ出力信号のうち、自分の遮断周波数より高い高調波成分を接地側にバイパスさせて共振周波数成分のみがバイポーラトランジスタ２２のベース側に帰還されるようにする。このとき、低域フィルタの遮断周波数は２次高調波の周波数より低く設定して２次高調波成分を含めそれ以上の高調波成分が全て除去されるようにするのが好ましい。
【００４６】
また、状況に応じてキャパシタ２６とＴ型整合回路３８のキャパシタの代わりに電圧制御可変容量ダイオードを使用し、広い周波数可変幅に対してキャパシタ２６とＴ型整合回路３８とからなる低域フィルタを最適化するのが可能である。
【００４７】
図８に示した発振回路においても、図７における出力スペクトルと同様な結果が得られる。
【００４８】
図９は、マイクロ波用伝送線路の一種であるストリップライン（ｓｔｒｉｐ ｌｉｎｅ）を構成素子として採択した高周波発振回路に係る本発明の一実施例である。一般に、ストリップラインは広い導電性の平面上または二面の中間に配置された帯状の導体からなるマイクロ波伝送線路であって、通常、図１０ａのように構成される。図１０ａにおいて、ストリップ導体１０１は低損失の誘電体１０３によって相対導体１０２または接地と隔離されている。通常、ストリップ導体１０１はプリント配線技術によって誘電体１０３上に印刷される。また、図１０ｂに示すように一つのストリップ導体１０１が二つの誘電体１０３間に介在されて構成されてもよい。図１０ｂにおいて、ストリップ導体１０１は二つの誘電体１０３によって狭持されており、ぞれぞれの誘電体１０３の外側は相対導体１０２によって塗布されている。図１０ａおよび図１０ｂに示したストリップラインにおいて、ＧＨｚ帯域の信号がストリップラインの入力端子（ＩＮ）に入力されて出力端子（ＯＵＴ）から出力されると、ストリップ導体１０１の持つインダクタンス成分と、ストリップ導体１０１と相対導体１０２間の誘電率によるキャパシタンス成分によって、ストリップライン上にはインダクタンスおよびキャパシタンスが発生する。このような特性を用いてストリップラインを含めたＧＨｚ単位の発振器を構成する場合、帰還ループに置かれた低域フィルタはストリップライン線路上で発生する分布容量によって実際は整合キャパシタを有することになる。
【００４９】
さて、図９を参照して本発明のさらに他の実施例による高周波発振回路について述べる。図９の高周波発振回路は、バイポーラトランジスタ２２のエミッタとキャパシタ２８との間に接続されたストリップライン４０を含む。ストリップライン４０はＧＨｚ帯域で一つのインダクタと一つのキャパシタとからなる誘導性リアクタンス素子として動作する。誘導性リアクタンス素子４０およびキャパシタ２８は、バイポーラトランジスタ２２のエミッタからの信号をベース側に帰還させるための帰還ループを形成する。この帰還ループはバイポーラトランジスタ２２のエミッタ出力信号をベース側に正帰還させてバイポーラトランジスタ２２が発振されるようにする。バイポーラトランジスタ２２のエミッタとベース間のインピーダンス整合は、誘導性リアクタンス素子４０と、この誘導性リアクタンス４０の一端に接続されたキャパシタ３９によってなされる。バイポーラトランジスタ２２のベースのインピーダンスとエミッタのインピーダンスが整合される場合、帰還ループの利得は増加され、高いレベルの発振信号が得られる。
【００５０】
誘導性リアクタンス素子のストリップライン４０とキャパシタ３９は直列共振回路を構成してバイポーラトランジスタ２２のベースインピーダンスとエミッタインピーダンスを整合させると同時に、低域フィルタを構成してエミッタ出力信号に含まれた高調波成分を除去する。また、この直列共振回路は、共振回路部１０とともに複共振回路を形成することによって、発振回路の周波数選択度を向上させ、高い信号対雑音比が保持されるようにする。図１１には、ＧＨｚ帯域の信号に対して図９に示した高周波発振回路と等価である発振回路が例示されている。
【００５１】
一方、ストリップライン４０とキャパシタ３９とからなる低域フィルタは、バイポーラトランジスタ２２のエミッタ出力信号のうち、自分の遮断周波数より高い高調波成分を接地側にバイパスさせて共振周波数成分のみがバイポーラトランジスタ２２のベース側に帰還されるようにする。このとき、低域フィルタの遮断周波数は２次高調波の周波数より低く設定して２次高調波成分を含めそれ以上の高調波成分が全て除去されるようにするのが好ましい。
【００５２】
状況に応じて、本実施例におけるバイポーラトランジスタ２２は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）に取り替えてもよく、その場合も同一の効果が得られる。
【００５３】
また、状況に応じてキャパシタ３９の代わりに電圧制御可変容量ダイオードを使用し、広い周波数可変幅に対してキャパシタ３９とストリップライン４０に形成された低域フィルタを最適化するのが可能である。
【００５４】
上述のように、本発明による高周波発振回路は、既存の発振回路に簡単な回路を追加して帰還ループの入力側インピーダンスと出力側インピーダンスを整合させることによって、帰還ループの利得を向上させ発振レベルを高めると同時に、帰還ループに低域ろ波機能を付加して高調波成分の発生を防止し、信号対雑音比を向上させる。
【００５５】
その結果、本発明による高周波発振回路は、従来の高周波回路において別途に設けなければならなかった帯域フィルタ、帯域制限増幅器などの補助回路を設けずに済み、製造コストを節減すると同時に高性能の発振回路を小型化できる効果がある。
【００５６】
図１２には、第１ノードＮ１、出力ライン４１および第１電圧源４０の間に接続されたトランスフォーマー６６と、第２ノードＮ２にベースを接続したバイポーラトランジスタ４４とを含む本発明の第３実施例による高周波発振装置を示す。トランスフォーマー６６の１次コイル６６Ａは第１ノードＮ１と第１電圧源４０との間に接続されて第１ノードＮ１上の発振信号が２次コイル６６Ｂに誘起されるようにする。また、トランスフォーマー６６の１次コイル６６Ａは、第１キャパシタ４８とともに脈動部（ｐｕｌｓａｔｉｏｎ ｍｅａｎｓ）の機能を行う共振器４２を構成する。一方、出力ライン４１と第１電圧源４０との間に接続されたトランスフォーマー６６の２次コイル６６Ｂは、１コイル６６Ａから誘起された発振信号を出力ライン４１側に送出する。トランスフォーマー６６の２次コイル６６Ｂに誘起された発振信号は、第１ノードＮ１上の発振信号が１次コイル６６Ａとの巻線比によって変圧された大きさを有する。バイポーラトランジスタ４４は第２電圧源５０から第１抵抗５２および第２ノードＮ２を経由して印加される電圧によって駆動される。第１抵抗５２はバイポーラトランジスタ４４のバイアス抵抗であって、バイポーラトランジスタ４４のベースに供給される電圧値を調節する。
【００５７】
そして、前記高周波発振装置は、第２ノードＮ２と第３ノードＮ３との間に接続された第２キャパシタ５４と、第３ノードＮ３と第１電圧源４０との間に並列接続された第３キャパシタ５６および第２抵抗６０と、バイポーラトランジスタ４４のエミッタと第３ノードＮ３との間に接続された第２インダクタ５８とをさらに含む。第２インダクタ５８は第２抵抗６０とともに一つのリアクタンス素子として作用する。第２抵抗６０はバイポーラトランジスタ４４のエミッタに流れる電流量を制限する。第２キャパシタ５４および第２インダクタ５８は、バイポーラトランジスタ４４のエミッタ出力信号を第２ノードＮ２を経由してベース側に帰還させるための帰還ループを形成する。この帰還ループは、バイポーラトランジスタ４４のエミッタ出力信号をベース側に正帰還させてバイポーラトランジスタ４４が発振されるようにする。また、この帰還ループの利得は、バイポーラトランジスタ４４のベースのインピーダンスとエミッタのインピーダンスが整合されるとき増加されて高いレベルの発振信号が得られるようにする。バイポーラトランジスタ４４のベースとエミッタのインピーダンス整合はリアクタンス素子と第３キャパシタ５６によってなされる。リアクタンス素子と第３キャパシタ５６は直列共振回路を構成してバイポーラトランジスタ４４のベースのインピーダンスとエミッタのインピーダンスを整合させるとともに、低域フィルタを構成してエミッタ出力信号に含まれた高調波成分を除去する。この直列共振回路は共振器４２とともに二重共振器を形成して発振装置の周波数選択度（Ｑ）を向上させ、さらに、発振装置が高い信号対雑音比を保持できるようにする。一方、低域フィルタは、バイポーラトランジスタ４４のエミッタ出力信号のうち、自分の遮断周波数より高い高調波成分を第１電圧源４０側にバイパスさせて共振周波数成分のみがバイポーラトランジスタ４４のベース側に帰還されるようにする。また、低域フィルタの遮断周波数は、第２高調波成分を含めそれ以上の高調波成分が全て除去されるように第２高調波の周波数より低く設定される。
【００５８】
また、前記高周波発振装置は、第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間に接続された第４キャパシタ６２と、第２電圧源５０とバイポーラトランジスタ４４のコレクタとの間に接続された第３抵抗６４とを含む。第４キャパシタ６２は、第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間で交流信号のみが伝送されるようにする。第３抵抗６４はバイポーラトランジスタ４４の負荷抵抗として使用される。第１電圧源４０は接地電圧を発生する反面、第２電圧源５０は一定レベルの電圧を発生する。
【００５９】
図１３には、第１ノードＮ１と第１電圧源４０との間に接続された共振器４２と、第２ノードＮ２にベースを接続したバイポーラトランジスタ４４とを含む本発明の第４実施例による高周波発振装置を示す。共振器４２は第１ノードＮ１と第１電圧源４０との間に並列接続された第１インダクタ４６および第１キャパシタ４８から構成されて脈動部の機能を行う。バイポーラトランジスタ４４は、第２電圧源５０から第１抵抗５２および第２ノードＮ２を経由して印加される電圧によって駆動される。第１抵抗５２はバイポーラトランジスタ４４のバイアス抵抗であって、バイポーラトランジスタ４４のベースに供給される電圧値を調節する。
【００６０】
そして、前記高周波発振装置は、第２ノードＮ２と第３ノードＮ３との間に接続された第２キャパシタ５４と、第３ノードＮ３と第１電圧源４０との間に並列接続された第３キャパシタ５６および第２抵抗６０と、バイポーラトランジスタ４４のエミッタと第３ノードＮ３との間に接続された第２インダクタ５８とをさらに含む。第２インダクタ５８は第２抵抗６０とともに一つのリアクタンス素子として作用する。第２抵抗６０はバイポーラトランジスタ４４のエミッタに流れる電流量を制限する。第２キャパシタ５４および第２インダクタ５８はバイポーラトランジスタ４４のエミッタ出力信号を第２ノードＮ２を経由してベース側に帰還させるための帰還ループを形成する。この帰還ループは、バイポーラトランジスタ４４のエミッタ出力信号をベース側に正帰還させてバイポーラトランジスタ４４が発振されるようにする。また、この帰還ループの利得はバイポーラトランジスタ４４のベースのインピーダンスとエミッタのインピーダンスが整合されるとき増加されて高いレベルの発振信号が得られるようにする。
【００６１】
バイポーラトランジスタ４４のベースとエミッタとのインピーダンス整合はリアクタンス素子と第３キャパシタ５６によってなされる。リアクタンス素子と第３キャパシタ５６は直列共振回路を構成してバイポーラトランジスタ４４のベースのインピーダンスとエミッタのインピーダンスを整合させるとともに、低域フィルタを構成してエミッタ出力信号に含まれた高調波成分を除去する。この直列共振回路は共振器４２とともに二重共振器を形成して発振装置の周波数選択度（Ｑ）を向上させ、さらに発振装置が高い信号対雑音比を保持できるようにする。一方、低域フィルタは、バイポーラトランジスタ４４のエミッタ出力信号のうち、自分の遮断周波数より高い高周波成分を第１電圧源４０側にバイパスさせて共振周波数成分のみがバイポーラトランジスタ４４のベース側に帰還されるようにする。また、低域フィルタの遮断周波数は第２高調波成分を含めそれ以上の高調波成分が全て除去されるように第２高調波の周波数より低く設定される。
【００６２】
また、前記高周波発振装置は、第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間に接続された第４キャパシタ６２と、第２電圧源５０とバイポーラトランジスタ４４のコレクタとの間に接続された第３抵抗６４と、第１ノードＮ１と出力ライン４１との間に接続された第５キャパシタ６８とを含む。第４キャパシタ６２は第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間で交流信号のみが伝送されるようにする。第３抵抗６４はバイポーラトランジスタ４４の負荷抵抗として使用される。第５キャパシタ６８は第１ノードＮ１上の発振信号のみを出力ライン４１側に伝送されるようにするとともに直流成分の雑音信号を遮断する。第１電圧源４０は接地電圧を発生する反面、第２電圧源５０は一定レベルの電圧を発生する。
【００６３】
図１４には、第１ノードＮ１と第１電圧源４０との間に接続された共振器４２と、第２ノードＮ２にベースを接続したバイポーラトランジスタ４４とを含む本発明の第５実施例による高周波発振装置を示す。共振器４２は第１ノードＮ１と第１電圧源４０との間に並列接続された第１インダクタ４６および第１キャパシタ４８から構成されて脈動部の機能を行う。第１バイポーラトランジスタ４４は第２電圧源５０から第１抵抗５２および第２ノードＮ２を経由して印加される電圧によって駆動される。第１抵抗５２はバイポーラトランジスタ４４のバイアス抵抗であって、バイポーラトランジスタ４４のベースに供給される電圧値を調節する。
【００６４】
そして、前記高周波発振装置は、第２ノードＮ２と第３ノードＮ３との間に接続された第２キャパシタ５４と、第３ノードＮ３と第１電圧源４０との間に並列接続された第３キャパシタ５６および第２抵抗６０と、バイポーラトランジスタ４４のエミッタと第３ノードＮ３との間に接続された第２インダクタ５８とをさらに含む。第２インダクタ５８は第２抵抗６０とともに一つのリアクタンス素子として作用する。第２抵抗６０はバイポーラトランジスタ４４のエミッタに流れる電流量を制限する。第２キャパシタ５４および第２インダクタ５８はバイポーラトランジスタ４４のエミッタ出力信号を第２ノードＮ２を経由してベース側に帰還させるための帰還ループを形成する。この帰還ループは、バイポーラトランジスタ４４のエミッタ出力信号をベース側に正帰還させてバイポーラトランジスタ４４が発振されるようにする。また、この帰還ループの利得はバイポーラトランジスタ４４のベースのインピーダンスとエミッタのインピーダンスが整合されるとき増加されて高いレベルの発振信号が得られるようにする。バイポーラトランジスタ４４のベースとエミッタとのインピーダンス整合はリアクタンス素子と第３キャパシタ５６によってなされる。リアクタンス素子と第３キャパシタ５６は直列共振回路を構成してバイポーラトランジスタ４４のベースのインピーダンスとエミッタのインピーダンスを整合させるとともに、低域フィルタを構成してエミッタ出力信号に含まれた高調波成分を除去する。この直列共振回路は共振器４２とともに二重共振器を形成して発振装置の周波数選択度（Ｑ）を向上させ、さらに発振装置が高い信号対雑音比を保持できるようにする。一方、低域フィルタは、バイポーラトランジスタ４４のエミッタ出力信号のうち、自分の遮断周波数より高い高調波成分を第１電圧源４０側にバイパスさせて共振周波数成分のみがバイポーラトランジスタ４４のベース側に帰還されるようにする。また、低域フィルタの遮断周波数は、第２高調波成分を含めそれ以上の高調波成分が全て除去されるように第２高調波の周波数より低く設定される。
【００６５】
また、前記高周波発振装置は、第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間に接続された第４キャパシタ６２と、第２電圧源５０とバイポーラトランジスタ４４のコレクタとの間に接続された第３抵抗６４と、第１ノードＮ１と出力ライン４１との間に接続された第５キャパシタ６８とを含む。第４キャパシタ６２は第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間で交流信号のみが伝送されるようにする。第３抵抗６４はバイポーラトランジスタ４４の負荷抵抗として使用される。第５キャパシタ６８は第１ノードＮ１上の発振信号のみを出力ライン４１側に伝送されるようにするとともに、直流成分の雑音信号を遮断する。第１電圧源４０は接地電圧を発生する反面、第２電圧源５０は一定レベルの電圧を発生する。
【００６６】
さらに、前記高周波発振装置は、第１ノードＮ１に接続された周波数可変部７０を有する。周波数可変部７０は第１ノードＮ１と第１電圧源４０間の容量値を変化させて発振信号の周波数を大幅に移動させる。このため、周波数可変部７０は第１ノードＮ１と第４ノードＮ４との間に接続された第６キャパシタ７２と、第５ノードＮ５と第１電圧源４０との間に接続された選択スイッチ７４と、第４および第５ノードＮ４、Ｎ５と第１電圧源４０との間に接続された第２バイポーラトランジスタ７６とを含む。選択スイッチ７４は使用者の操作によってターン・オン（Ｔｕｒｎ−ｏｎ）またはターン・オフ（Ｔｕｒｎ−ｏｆｆ）されて第５ノードＮ５にロー（Ｌｏｗ）またはハイ（Ｈｉｇｈ）の論理信号を発生させる。第５ノードＮ５にハイの論理信号が発生するとき、第２バイポーラトランジスタ７６はターン・オンされて第６キャパシタ７２を第１ノードＮ１と第１電圧源４０との間に接続させる。このとき、第６キャパシタ７２は第１キャパシタ４８に並列接続されて第１ノードＮ１上の容量値を増加させることによって第１ノードＮ１上に発生する発振信号の周波数を下げる。逆に、第５ノードＮ５にローの論理信号が発生する場合、第２バイポーラトランジスタ７６はターン・オフされて第６キャパシタ７２を第１電圧源４０から分離させる。このとき第６キャパシタ７２は第１キャパシタ４８から分離されて第１ノードＮ１上の容量値を減少させることによって第１ノードＮ１上に発生する発振信号の周波数を上昇させる。これにより、第６キャパシタ７２は、選択スイッチ７４の切替状態に応じて第１ノードＮ１上の容量値を可変させ、共振器４２の共振周波数を増減調節する。そして、第２電圧源５０と第５ノードＮ５との間に接続された第４抵抗７８は第２バイポーラトランジスタ７６のベースに供給される電流量を制限する。
【００６７】
図１５には、第１ノードＮ１と第１電圧源４０との間に接続された共振器８０と第２ノードＮ２にベースを接続した第１バイポーラトランジスタ４４とを含む本発明の第６実施例による高周波発振装置を示す。電圧制御共振器８０は、脈動部の機能を果たすとともに入力ライン４３からの電圧制御信号の大きさに基づいて第１ノードＮ１に発生する発振信号の周波数を可変させる。このため、電圧制御共振器８０は、第１ノードＮ１と第１電圧源４０との間に接続された第１インダクタ４６と、第１および第６ノードＮ１、Ｎ２間の第１キャパシタ４８と、第６ノードＮ６と第１電圧源４０との間に接続されたバラクタダイオード（ｖａｒａｃｔｏｒ ｄｉｏｄｅ）８２と、第６ノードＮ６と入力ライン４３との間に接続された第５抵抗８４とから構成される。バラクタダイオードは入力ライン４３および第５抵抗８４を経由して第６ノードＮ６に供給される電圧制御信号が増加されることによって大きくなる容量値を有する。バラクタダイオード８２の容量値は、第１キャパシタ４８の容量値と並列合成されて第１ノードＮ１上の容量値を決定する。バラクタダイオード８２と第１キャパシタ４８との前記合成容量値は、第１インダクタ４６のリアクタンスとともに第１ノードＮ１から発生される発振信号の周波数を決定する。第１バイポーラトランジスタ４４は第２電圧源５０から第１抵抗５２および第２ノードＮ２を経由して印加される電圧によって駆動される。第１抵抗５２はバイポーラトランジスタ４４のバイアス抵抗であって、バイポーラトランジスタ４４のベースに供給される電圧値を調節する。
【００６８】
そして、前記高周波発振装置は、第２ノードＮ２と第３ノードＮ３との間に接続された第２キャパシタ５４と、第３ノードＮ３と第１電圧源４０との間に並列接続された第３キャパシタ５６および第２抵抗６０と、第１バイポーラトランジスタ４４のエミッタと第３ノードＮ３との間に接続された第２インダクタ５８とをさらに含む。第２インダクタ５８は第２抵抗６０とともに一つのリアクタンス素子として作用する。第２抵抗６０は第１バイポーラトランジスタ４４のエミッタに流れる電流量を制限する。第２キャパシタ５４および第２インダクタ５８は第１バイポーラトランジスタ４４のエミッタ出力信号を第２ノードＮ２を経由してベース側に帰還させるための帰還ループを形成する。この帰還ループは、バイポーラトランジスタ４４のエミッタ出力信号をベース側に正帰還させて第１バイポーラトランジスタ４４が発振されるようにする。また、この帰還ループの利得は、第１バイポーラトランジスタ４４のベースのインピーダンスとエミッタのインピーダンスが整合されるとき増加されて高いレベルの発振信号が得られるようにする。第１バイポーラトランジスタ４４のベースとエミッタのインピーダンス整合は、第２インダクタ５８と第３キャパシタ５６によってなされる。第２インダクタ５８と第３キャパシタ５６は直列共振回路を構成して第１バイポーラトランジスタ４４のベースのインピーダンスとエミッタのインピーダンスを整合させるとともに、低域フィルタを構成してエミッタ出力信号に含まれた高調波成分を除去する。この直列共振回路は、共振器４２とともに二重共振器を形成して発振装置の周波数選択度（Ｑ）を向上させ、さらに発振装置が高い信号対雑音比を保持できるようにする。一方、低域フィルタは、第１バイポーラトランジスタ４４のエミッタ出力信号のうち、自分の遮断周波数より高い高調波成分を第１電圧源４０側にバイパスさせて共振周波数成分のみが第１バイポーラトランジスタ４４のベース側に帰還されるようにする。また、低域フィルタの遮断周波数は、第２高調波成分を含めそれ以上の高調波成分が全て除去されるように第２高調波の周波数より低く設定される。
【００６９】
また、前記高周波発振装置は、第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間に接続された第４キャパシタ６２と、第２電圧源５０と第１バイポーラトランジスタ４４のコレクタとの間に接続された第３抵抗６４と、第１ノードＮ１と出力ライン４１との間に接続された第５キャパシタ６８とを有する。第４キャパシタ６２は第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間で交流信号のみが伝送されるようにする。第３抵抗６４は第１バイポーラトランジスタ４４の負荷抵抗として使用される。第５キャパシタ６８は、第１ノードＮ１上の発振信号のみを出力ライン４１側に伝送されるようにするとともに直流成分の雑音信号を遮断する。第１電圧源４０は接地電圧を発生する反面、第２電圧源５０は一定レベルの電圧を発生する。
【００７０】
さらに、前記高周波発振装置は、第１ノードＮ１に接続された周波数可変部７０を有する。周波数可変部７０は、第１ノードＮ１と第１電圧源４０間の容量値を変化させて発振信号の周波数を大幅に調節する。このため、周波数可変部７０は第１ノードＮ１と第４ノードＮ４との間に接続された第６キャパシタ７２と、第５ノードＮ５と第１電圧源４０との間に接続された選択スイッチ７４と、第４および第５ノードＮ４、Ｎ５と第１電圧源４０との間に接続された第２バイポーラトランジスタ７６とを含む。選択スイッチ７４は、使用者の操作によってターン・オン（Ｔｕｒｎ−ｏｎ）またはターン・オフ（Ｔｕｒｎ−ｏｆｆ）されて第５ノードＮ５にロー（Ｌｏｗ）またはハイ（Ｈｉｇｈ）の論理信号を発生させる。第５ノードＮ５にハイの論理信号が発生するとき、第２バイポーラトランジスタ７６はターン・オンされて第６キャパシタ７２を第１ノードＮ１と第１電圧源４０との間に接続させる。このとき、第６キャパシタ７２は第１キャパシタ４８に並列接続されて第１ノードＮ１上の容量値を増加させることによって第１ノードＮ１上に発生する発振信号の周波数を下げる。逆に、第５ノードＮ５にローの論理信号が発生する場合、第２バイポーラトランジスタ７６はターン・オフされて第６キャパシタ７２を第１電圧源４０から分離させる。このとき第６キャパシタ７２は第１キャパシタ４８から分離されて第１ノードＮ１上の容量値を減少させることによって第１ノードＮ１上に発生する発振信号の周波数を上昇させる。そして、第２電圧源５０と第５ノードＮ５との間に接続された第４抵抗７８は、第２バイポーラトランジスタ７６のベースに供給される電流量を制限する。
【００７１】
図１６には、第１ノードＮ１と第１電圧源４０との間に接続された電圧制御共振器８０と第２ノードＮ２にベースを接続したバイポーラトランジスタ４４とを含む本発明の第７実施例による高周波発振装置を示す。電圧制御共振器８０は脈動部の機能を果たすとともに、第１入力ライン４３から第１電圧制御信号ＶＣＳ１の大きさに応じて第１ノードＮ１に発生する発振信号の周波数を可変させる。このため、電圧制御共振器８０は第１ノードＮ１と第１電圧源４０との間に接続された第１インダクタ４６と、第１および第４ノードＮ１、Ｎ４の間に接続された第１バラクタダイオード８８と、第４ノードＮ４と第１電圧源４０との間に接続された第２バラクタダイオード８８と、第４ノードＮ４と第１入力ライン４３との間に接続された第５抵抗８４とから構成される。第１および第２バラクタダイオード８６、８８は、第１入力ライン４３および第５抵抗８４を経由して第６ノードＮ６に供給される電圧制御信号が増加されるにつれて大きくなる容量値を有する。第１バラクタダイオード８６の容量値は、第２バラクタダイオード８８の容量値と並列合成されて第１ノードＮ１上の容量値を決定する。第１および第２バラクタダイオード８６、８８の合成容量値は第１インダクタ４６のリアクタンスとともに第１ノードＮ１から発生する発振信号の周波数を決定する。したがって、第１および第２バラクタダイオード８６、８８は、第１入力ライン４３上の第１電圧制御信号ＶＣＳ１の電圧が増加するにつれて第１ノードＮ１に発生する発振信号の周波数を下げる。第１バイポーラトランジスタ４４は、第２電圧源５０から第１抵抗５２および第２ノードＮ２を経由して印加される電圧によって駆動される。第１抵抗５２はバイポーラトランジスタ４４のバイアス抵抗であって、バイポーラトランジスタ４４のベースに供給される電圧値を調節する。
【００７２】
そして、前記高周波発振装置は、第２ノードＮ２と第３ノードＮ３との間に接続された第１キャパシタ５４と、第３ノードＮ３と第５ノードＮ５との間に接続された第２キャパシタ５６、第５ノードＮ５と第１電圧源４０との間に接続された第３バラクタダイオード９０と、第１バイポーラトランジスタ４４のエミッタと第３ノードＮ３との間に接続された第２インダクタ５８と、第１バイポーラトランジスタ４４のエミッタと第１電圧源４０との間に接続された第２抵抗６０とをさらに含む。第１キャパシタ５４および第２インダクタ５８はバイポーラトランジスタ４４のエミッタからの信号を第２ノードＮ２を経由してベース側に帰還させるための帰還ループを形成する。この帰還ループは、バイポーラトランジスタ４４のエミッタ出力信号をベース側に正帰還させてバイポーラトランジスタ４４が発振されるようにする。また、この帰還ループの利得は、バイポーラトランジスタ４４のベースのインピーダンスとエミッタのインピーダンスが整合されるとき増加されて高いレベルの発振信号が得られるようにする。バイポーラトランジスタ４４のベースとエミッタとのインピーダンス整合は、第２インダクタ５８と第２キャパシタ５６および第３バラクタダイオード９０によってなされる。第２インダクタ５８、第２キャパシタ５６および第３バラクタダイオード９０は直列共振回路を構成してバイポーラトランジスタ４４のベースのインピーダンスとエミッタインピーダンスを整合させるとともに、低域フィルタを構成してエミッタ出力信号に含まれた高調波成分を除去する。この直列共振回路は共振器４２とともに二重共振器を形成して発振装置の周波数選択度（Ｑ）を向上させ、さらに発振装置が高い信号対雑音比を保持できるようにする。一方、低域フィルタは、第１バイポーラトランジスタ４４のエミッタ出力信号のうち、自分の遮断周波数より高い高調波成分を第１電圧源４０側にバイパスさせて共振周波数成分のみがバイポーラトランジスタ４４のベース側に帰還されるようにする。また、低域フィルタの遮断周波数は、第２高調波成分を含めそれ以上の高調波成分が全て除去されるように第２高調波の周波数より低く設定される。第３バラクタダイオード９０は第２入力ライン４５から第６抵抗９２を経由して入力される第２電圧制御信号ＶＣＳ２が大きくなるにつれて漸次増加される容量値を有する。そして、第３バラクタダイオード９０の容量値は、第２キャパシタ５６の容量値と並列合成されて第３ノードＮ３と第１電圧源４０間の容量値が第２電圧制御信号ＶＣＳ２に応じて増減されるようにする。これにより、第２キャパシタ５６、第３バラクタダイオード９０および第２インダクタ５８から構成された低域フィルタは、第２電圧制御信号ＶＣＳ２に応じて変化される遮断周波数特性を有する。そして、第２電圧制御信号ＶＣＳ２は常に第１電圧制御信号ＶＣＳ１の位相と一致するように変化され、低域フィルタをして第１ノードＮ１に発生する発振信号の２次以上の高調波成分の雑音信号を除去せしめる。一方、第２抵抗６０は第１バイポーラトランジスタ４４のエミッタに流れる電流量を制限する。
【００７３】
また、前記高周波発振装置は、第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間に接続された第３キャパシタ６２と、第２電圧源５０と第１バイポーラトランジスタ４４のコレクタとの間に接続された第３抵抗６４と、第１ノードＮ１と出力ライン４１との間に接続された第５キャパシタ６８とを含む。第３キャパシタ６２は第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間で交流信号のみが伝送されるようにする。第３抵抗６４はバイポーラトランジスタ４４の負荷抵抗として使用される。第４キャパシタ６８は第１ノードＮ１上の発振信号のみを出力ライン４１側に伝送されるようにするとともに直流成分の雑音信号を遮断する。第１電圧源４０は接地電圧を発生する反面、第２電圧源５０は一定レベルの電圧を発生する。
【００７４】
さらに、前記高周波発振装置は、第１ノードＮ１に接続された周波数可変部７０を有する。周波数可変部７０は、第１ノードＮ１と第１電圧源４０間の容量値を変化させて発振信号の周波数を大幅に調節する。このため、周波数可変部７０は、第１ノードＮ１と第６ノードＮ６との間に接続された第５キャパシタ７２と、第３入力ライン４７、第６ノードＮ６および第１電圧源４０の間に接続された第２バイポーラトランジスタ７６と、第３入力ライン４７と第２バイポーラトランジスタ７６のベースとの間に接続された第４抵抗７８とから構成される。第２バイポーラトランジスタ７６は、第３入力ライン４７から第４抵抗７８を経由して自分のベース側に印加される周波数ジャンプ信号ＦＪＳの論理状態に応じて、第５キャパシタ７２を第１ノードＮ１と第１電圧源４０の間で接続または分離させる。つまり、第２バイポーラトランジスタ７６は、周波数ジャンプ信号ＦＪＳがハイ論理を保持する場合にターン・オンされて第５キャパシタ７２を第１ノードＮ１と第１電圧源４０との間に接続させる。このとき第５キャパシタ７２は第１および第２バラクタダイオード８６、８８の直列回路と並列接続されて第１ノードＮ１上の容量値を増加させることによって第１ノードＮ１上に発生する発振信号の周波数を下げる。逆に、周波数ジャンプ信号ＦＪＳがロー論理を保持する場合に第２バイポーラトランジスタ７６はターン・オフされて第５キャパシタ７２を第１電圧源４０から分離させる。このとき、第６キャパシタ７２は第１および第２バラクタダイオード８６、８８の直列回路と分離されて第１ノードＮ１上の容量値を減少させることによって第１ノードＮ１上に発生する発振信号の周波数を上昇させる。そして、第６抵抗７８は第２バイポーラトランジスタ７６のベースに供給される電流量を制限する。
【００７５】
図１７には、第１ノードＮ１と第１電圧源４０との間に接続された共振器４２と、第２ノードＮ２に接続されるダーリングトン（Ｄａｌｉｎｇｔｏｎ）回路９４とを含む本発明の第８実施例による高周波発振装置を示す。共振器４２は第１ノードＮ１と第１電圧源４０との間に並列接続された第１インダクタ４６および第１キャパシタ４８とから構成されて脈動部の機能を行う。第１インダクタ４６のリアクタンスおよび第１キャパシタ４８の容量値は第１ノードＮ１に発生する発振信号の周波数を決定する。前記ダーリングトン回路９４は第２電圧源５０から第１抵抗５２および第２ノードＮ２を経由して印加される電圧に基づいて駆動されて共振器４２によって決定された周波数の発振信号を発生する。このため、ダーリングトン回路９４は第２および第４ノードＮ２、Ｎ４と第２電圧源５０との間に接続された第１バイポーラトランジスタ９６と、第４ノードＮ４にベースを接続した第２バイポーラトランジスタ９８と、第２バイポーラトランジスタ９８のエミッタと第１電圧源４０との間に接続された第２抵抗１００と、第４ノードＮ４と第１電圧源４０との間に接続された第３抵抗１０２と、第２バイポーラトランジスタ９８のコレクタと第２電圧源５０との間に接続された第４抵抗１０４とから構成される。第２抵抗は１００は第２バイポーラトランジスタ９８のエミッタに流れる電流量を制限し、第３抵抗１０２は第１バイポーラトランジスタ９６のエミッタに流れる電流量を制限する。そして、第４抵抗１０４は第２バイポーラトランジスタ９８の負荷抵抗として機能する。第１抵抗５２はダーリングトン回路９４のバイアス抵抗であって、第１バイポーラトランジスタ９６のベースに供給される電圧値を調節する。
【００７６】
そして、前記高周波発振装置は、第２ノードＮ２と第３ノードＮ３との間に接続された第２キャパシタ５４と、第３ノードＮ３と第１電圧源４０との間に接続された第３キャパシタ５６と、第２バイポーラトランジスタ９８のエミッタと第３ノードＮ３との間に接続された第２インダクタ５８とをさらに含む。第２キャパシタ５４および第２インダクタ５８は第２バイポーラトランジスタ９８のエミッタからの信号を第２ノードＮ２を経由してベース側に帰還させるための帰還ループを形成する。この帰還ループは、第２バイポーラトランジスタ９８のエミッタ出力信号をベース側に正帰還させてダーリングトン回路９４が発振されるようにする。また、この帰還ループの利得は、第１バイポーラトランジスタ９６のベースのインピーダンスと第２バイポーラトランジスタ９８のエミッタのインピーダンスが整合されるとき（つまり、ダーリングトン回路９４の入出力インピーダンスが整合されるとき）増加されて高いレベルの発振信号が得られるようにする。第１バイポーラトランジスタ９６のベースと第２バイポーラトランジスタ９８のエミッタとのインピーダンス整合は、第２インダクタ５８と第３キャパシタ５６によってなされる。第２インダクタ５８と第３キャパシタ５６は直列共振回路を構成してバイポーラトランジスタ９６のベースのインピーダンスと第２バイポーラトランジスタ９８のエミッタのインピーダンスを整合させるとともに、低域フィルタを構成して第２バイポーラトランジスタ９８のエミッタ出力信号に含まれた高調波成分を除去する。この直列共振回路は、共振器４２とともに二重共振器を形成して発振装置の周波数選択度（Ｑ）を向上させ、さらに発振装置が高い信号対雑音比を保持できるようにする。また、低域フィルタは、第２バイポーラトランジスタ９８のエミッタ出力信号のうち、自分の遮断周波数より高い高周波成分を第１電圧源４０側にバイパスさせて共振周波数成分のみが第１バイポーラトランジスタ９６のベース側に帰還されるようにする。また、低域フィルタの遮断周波数は、第２高調波成分を含めそれ以上の高調波成分が全て除去されるように第２高調波の周波数より低く設定される。
【００７７】
また、前記高周波発振装置は、第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間に接続された第４キャパシタ６２と、第１ノードＮ１と出力ライン４１との間に接続された第６キャパシタ６８とを含む。第４キャパシタ６２は第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間で交流信号のみが伝送されるようにする。第６キャパシタ６８は第１ノードＮ１上の発振信号のみが出力ライン４１側に伝送されるようにするとともに、直流成分の雑音信号を遮断する。第１電圧源４０は接地電圧を発生する反面、第２電圧源５０は一定レベルの電圧を発生する。
【００７８】
【発明の効果】
以上の如く、本発明による高周波発振装置は、帰還ループの入力側インピーダンスと出力側インピーダンスを整合させて帰還ループの利得を向上させることによって発振信号の振幅を大きくする。また、本発明による高周波発振装置は、帰還ループに低域ろ波機能を付加して高調波成分の発生を防止することによって、信号対雑音比を向上させることができる。その結果、本発明による高周波発振装置は、高周波回路にさらに設けなければならなかった帯域フィルタ、帯域制限増幅器および広帯域増幅器などのような補助回路を設けずに済み、高周波回路を簡素化するとともに高周波回路の価格競争力を高めることができる。なお、本発明による高周波発振装置は、共振周波数を可変して様々な周波数の発振信号を発生することができ、さらには発振周波数に応じて適応的に使用され得る利点も提供する。
【００７９】
以上では本発明を具体的な実施例に上げて説明したが、本発明の技術思想を外れない範囲内で様々な修正や変更が可能なのは自明である。したがって、本願の明細書と図面は限定的な意味よりは例示的な意味として理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の高周波発振回路を示す図である。
【図２ａ】図１に示した従来の高周波発振回路の出力ポートａにおける出力スペクトル図である。
【図２ｂ】図１に示した従来の高周波発振回路の出力ポートｂにおける出力スペクトル図である。
【図３】本発明の一実施例による高周波発振回路を示す図である。
【図４】図３に示した本発明による高周波発振回路の出力スペクトル図である。
【図５】本発明の他の実施例による高周波発振回路を示す図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例による高周波発振回路を示す図である。
【図７】図６に示した本発明による高周波発振回路の出力スペクトル図である。
【図８】本発明のさらに他の実施例による高周波発振回路を示す図である。
【図９】本発明のさらに他の実施例による高周波発振回路を示す図である。
【図１０ａ】図９に示した本発明に採用され得るストリップラインの部分斜視図である。
【図１０ｂ】図９に示した本発明に採用され得る他のストリップラインの部分斜視図である。
【図１１】図９に示した高周波発振回路のＧＨｚ帯域における等価回路図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施例による高周波発振装置の回路図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施例による高周波発振装置の回路図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施例による高周波発振装置の回路図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施例による高周波発振装置の回路図である。
【図１６】本発明のさらに他の実施例による高周波発振装置の回路図である。
【図１７】本発明のさらに他の実施例による高周波発振装置の回路図である。
【符号の説明】
１０　共振回路部、２０　発振回路部、１８　２６　２８　３９　４１　キャパシタ、２２　トランジスタ、３６　４２　インダクタ、３８　Ｔ型整合回路、４０　ストリップライン線路。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図４】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
2004505532.tif 000078
2004505532.tif 000079
2004505532.tif 000080
2004505532.tif 000081