(57)【要約】【課題】位相の可変範囲がより広い移相器を提供する。【解決手段】移相器は、第１ポートに入力された信号の位相を、第３ポートおよび第４ポートに接続されたリアクタンスに応じて変化させて、信号を第２ポートから出力する結合器と、第１容量の一端が第３ポートに接続され、第１容量の他端が第１可変容量ダイオードの一端に接続され、第２容量の一端が第４ポートに接続され、第２容量の他端が第２可変容量ダイオードの一端に接続され、第１可変容量ダイオードの他端および第２可変容量ダイオードの他端が共通電位線に接続された制御部と、第１容量の他端および共通電位線の間で直列接続された第３容量および第１インダクターと、第２容量の他端および共通電位線の間で直列接続された第４容量および第２インダクターとを有する。【選択図】図１
2012054639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ポート、第２ポート、第３ポートおよび第４ポートを有し、前記第１ポートに入力
された信号の位相を、前記第３ポートおよび前記第４ポートに接続されたリアクタンスに
応じて変化させて、前記信号を前記第２ポートから出力する結合器と、
第１容量、第２容量、第１可変容量ダイオードおよび第２可変容量ダイオードを含み、
前記第１容量の一端が前記第３ポートに接続され、前記第１容量の他端が前記第１可変容
量ダイオードの一端に接続され、前記第２容量の一端が前記第４ポートに接続され、前記
第２容量の他端が前記第２可変容量ダイオードの一端に接続され、前記第１可変容量ダイ
オードの一端および他端の間に、並びに前記第２可変容量ダイオードの一端および他端の
間に、それぞれ移相量に応じた逆方向電圧が印加され、前記第１可変容量ダイオードの他
端および前記第２可変容量ダイオードの他端が共通電位線に接続された制御部と、
前記第１容量の他端および前記共通電位線の間で直列接続された第３容量および第１イ
ンダクターと、
前記第２容量の他端および前記共通電位線の間で直列接続された第４容量および第２イ
ンダクターと
を有する移相器。
【請求項２】
前記第１可変容量ダイオードは、移相量に応じた逆方向電圧がそれぞれ印加される可変
容量ダイオード素子を２つ以上直列接続したものであり、
前記第２可変容量ダイオードは、移相量に応じた逆方向電圧がそれぞれ印加される可変
容量ダイオード素子を２つ以上直列接続したものである
ことを特徴とする請求項１に記載の移相器。
【請求項３】
入力された信号のうち、所定の周波数帯域を濾波するフィルターと、
前記フィルターによって濾波された信号を増幅して出力する増幅器と、
前記増幅器から出力された信号の一部の電力の信号が前記第１ポートに入力され、前記
第２ポートから出力された信号が前記フィルターに出力される請求項１または２に記載の
移相器と
を有する発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移相器および発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、ＳＡＷ共振子と、移相器と、エミッタ結合差動増幅器とを有する電圧制
御発振器を開示している。移相器は、３ｄＢ９０°結合器にコンデンサを介して接続され
た２つの可変容量ダイオードを有する。可変容量ダイオードに抵抗を介して電圧を印加す
ることにより、発振周波数が制御される。特許文献２は、可変容量ダイオードを用いた移
相回路を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭６３−４８２０２号公報
【特許文献２】特開平１１−３３０８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１および２に記載の技術によっても、要求される可変周波数範囲を満足できる
位相変化量を提供できない場合があった。
本発明は、位相の可変範囲がより広い移相器およびそれを用いた発振器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、第１ポート、第２ポート、第３ポートおよび第４ポートを有し、前記第１ポ
ートに入力された信号の位相を、前記第３ポートおよび前記第４ポートに接続されたリア
クタンスに応じて変化させて、前記信号を前記第２ポートから出力する結合器と、第１容
量、第２容量、第１可変容量ダイオードおよび第２可変容量ダイオードを含み、前記第１
容量の一端が前記第３ポートに接続され、前記第１容量の他端が前記第１可変容量ダイオ
ードの一端に接続され、前記第２容量の一端が前記第４ポートに接続され、前記第２容量
の他端が前記第２可変容量ダイオードの一端に接続され、前記第１可変容量ダイオードの
一端および他端の間に、並びに前記第２可変容量ダイオードの一端および他端の間に、そ
れぞれ移相量に応じた逆方向電圧が印加され、前記第１可変容量ダイオードの他端および
前記第２可変容量ダイオードの他端が共通電位線に接続された制御部と、前記第１容量の
他端および前記共通電位線の間で直列接続された第３容量および第１インダクターと、前
記第２容量の他端および前記共通電位線の間で直列接続された第４容量および第２インダ
クターとを有する移相器を提供する。
この移相器によれば、第１インダクターおよび第２インダクターを用いない場合と比較
して位相の変化可能範囲を広げることができる。
【０００６】
好ましい態様において、前記第１可変容量ダイオードは、移相量に応じた逆方向電圧が
それぞれ印加される可変容量ダイオード素子を２つ以上直列接続したものであり、前記第
２可変容量ダイオードは、移相量に応じた逆方向電圧がそれぞれ印加される可変容量ダイ
オード素子を２つ以上直列接続したものであってもよい。
この移相器によれば、単一の可変容量ダイオード素子を用いた場合と比較して、位相の
可変範囲を広げることができる。
【０００７】
また、本発明は、入力された信号のうち、所定の周波数帯域を濾波するフィルターと、
前記フィルターによって濾波された信号を増幅して出力する増幅器と、前記増幅器から出
力された信号の一部の電力の信号が前記第１ポートに入力され、前記第２ポートから出力
された信号が前記フィルターに出力される請求項１または２に記載の移相器とを有する発
振器を提供する。
この発振器によれば、第１インダクターおよび第２インダクターを用いない場合と比較
して周波数の可変範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る移相器１の構成を示す図である。
【図２】結合器１０の回路構成を示す図である。
【図３】シミュレーションに用いた回路を示す図である。
【図４】シミュレーション結果を示す図である。
【図５】移相器１を用いた発振器１００の構成を示す図である。
【図６】第１実施形態における発振器１００の特性を示す図である。
【図７】別のダイオードを用いた場合の発振器１００の特性を示す図である。
【図８】第２実施形態に係る移相器２の構成を示す図である。
【図９】第２実施形態における発振器１００の特性を示す図である。
【図１０】移相器１の変形例を示す図である。
【図１１】移相器２の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
１．第１実施形態
図１は、第１実施形態に係る移相器１の構成を示す図である。移相器１は、結合器１０
、制御部２０、および容量とインダクターの直列接続を有する。移相器１は、入力された
信号の位相を、制御部２０において印加された電圧に応じて変化させて出力する。
【００１０】
図２は、結合器１０の回路構成を示す図である。この例で、結合器１０は、いわゆる３
ｄＢ９０°ハイブリッド結合器（カプラー）である。結合器１０はポートＰ１〜ポートＰ
４の４つの入出力ポートを有する。結合器１０は、インダクターＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３
、およびＬ１４、並びに容量Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、およびＣ１４を有する。これらの
インダクターおよび容量の値は、所定の中心周波数において１／４波長の電気長を有する
ように設計される。結合器１０において、ポートＰ１に信号を入力し、測定対象外のポー
トを終端すると、各ポートは以下の特性を有する。ポートＰ２には位相が９０°遅れた信
号が１／２の電力で伝達される。ポートＰ３には位相が１８０°遅れた信号が１／２の電
力で伝達される。ポートＰ４はアイソレーションポートであり、電力は伝達されない。
【００１１】
再び図１を参照する。結合器１０のポートＰ１およびポートＰ２は、移相器１の入力ポ
ートおよび出力ポートとしてそれぞれ機能する。このとき、ポートＰ１から入力された信
号は、ポートＰ３およびポートＰ４に接続された回路のリアクタンスに応じてその位相が
変化され、ポートＰ２から出力される。
【００１２】
制御部２０は、容量Ｃ１およびＣ２、例えば単一の可変容量ダイオード素子からなる可
変容量ダイオードＤ１およびＤ２、抵抗Ｒ１およびＲ２、並びに電源ＶＣを有する。容量
Ｃ１は、一端がポートＰ３に接続され、他端が可変容量ダイオードＤ１のカソードに接続
されている。可変容量ダイオードＤ１は、カソードが容量Ｃ１の他端に接続され、アノー
ドが接地されている。容量Ｃ２は、一端がポートＰ４に接続され、他端が可変容量ダイオ
ードＤ２のカソードに接続されている。可変容量ダイオードＤ２は、カソードが容量Ｃ２
の他端に接続され、アノードが接地されている。電源ＶＣは、可変容量ダイオードＤ１お
よび可変容量ダイオードＤ２に逆方向電圧を印加するための電源である。抵抗Ｒ１および
抵抗Ｒ２はプルアップ抵抗である。電源ＶＣの高電圧端は、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２を介
して可変容量ダイオードＤ１および可変容量ダイオードＤ２のカソードにそれぞれ接続さ
れている。
【００１３】
容量Ｃ３およびインダクターＬ１の直列接続は、可変容量ダイオードＤ１に対して並列
に接続されている、容量Ｃ３の一端は可変容量ダイオードＤ１のカソードに接続されてお
り、他端はインダクターＬ１に接続されている。インダクターＬ１の一端は容量Ｃ３の他
端に接続されており、他端は接地されている。容量Ｃ４およびインダクターＬ２の直列接
続は、可変容量ダイオードＤ２に対して並列に接続されている、容量Ｃ４の一端は可変容
量ダイオードＤ２のカソードに接続されており、他端はインダクターＬ２に接続されてい
る。インダクターＬ２の一端は容量Ｃ４の他端に接続されており、他端は接地されている
。容量Ｃ３および容量Ｃ４は、直流電流が流れるのを阻止するために設けられている。
【００１４】
図３は、シミュレーションに用いた回路を示す図である。インダクターの効果を確認す
るため、図３の回路を用いてシミュレーションを行った。図３の回路は、図１の回路の一
部（制御部２０のうち１ポート分）を取り出したものである。この例では、Ｃ２＝１００
０ｐＦ、Ｃ４＝１０００ｐＦ、Ｌ２＝５ｎＨ、およびＲ２＝１２０ｋΩである。可変容量
ダイオードＤ１としてはルネサスエレクトロニクス社製ＲＫＶ６５２ＫＬを用いた。
【００１５】
図４は、シミュレーション結果を示す図である。図中実線はインダクターを設けた例（
本件実施例）を、破線はインダクターを設けない例（比較例）を示している。縦軸はＳ１
１の位相を、横軸は電源ＶＣの電圧を示す。電源ＶＣの電圧ＶＣ（Ｖ）は、０Ｖ≦ＶＣ≦
３．３Ｖの範囲で変化させた。インダクターを設けなかった場合の位相の可変範囲は−１
６３．０°〜−７６．３°であったのに対し、インダクターを設けた場合の位相の可変範
囲は−１６０．７°〜−１．１°であった。図４から明らかなように、インダクターを追
加することにより位相の可変範囲が拡大している。
【００１６】
図５は、移相器１を用いた発振器１００の構成を示す図である。発振器１００は帰還型
発振器である。この例で、発振器１００はいわゆるＶＣＳＯ（Voltage Controlled SAW O
scillator）であり、移相器１と、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振子５と、増幅器
６と、分配器７と、移相器８とを有する。ＳＡＷ共振子５は、入力された信号のうち、所
定の周波数帯域を濾波するフィルターの一例である。増幅器６の入力端子には、ＳＡＷ共
振子５から出力された信号が入力される。増幅器６は、入力された信号を増幅して出力す
る。分配器７は、入力された信号を複数の出力に分配する。この例で、分配器７は、１つ
の入力ポートと、２つの出力ポートとを有する。入力ポートには、増幅器６から出力され
た信号が入力される。入力ポートから入力された信号は、２つの出力ポートに、それぞれ
半分の電力で出力される。分配器７の一の出力ポートは発振器１００の出力ポートとして
機能する。分配器７の他の出力ポートは、移相器１の入力ポート（ポートＰ１）に接続さ
れている。移相器１から出力された信号は、ＳＡＷ共振子５に入力される。この例では、
移相器１の出力ポートとＳＡＷ共振子５の入力端子との間には、移相器８が挿入されてい
る。移相器８は周波数を調整するために設けられており、例えば両端が容量を介して接地
されたインダクターを含む。
【００１７】
図６は、第１実施形態における発振器１００の特性を示す図である。縦軸は周波数可変
量を、横軸は電源ＶＣの電圧を示す。周波数可変量は、電源ＶＣの電圧が１．６５Ｖであ
った場合を基準として示されている。電源ＶＣの電圧は、０Ｖ≦ＶＣ≦３．３Ｖの範囲で
変化させた。この例では、可変容量ダイオードＤ１および可変容量ダイオードＤ２として
ルネサスエレクトロニクス社製ＲＫＶ６５２ＫＬが用いられ、インダクターＬ１およびイ
ンダクターＬ２の値はＬ１＝Ｌ２＝４．７ｎＨである。図中実線はインダクターを設けた
場合（本件実施例）を、破線はインダクターを設けない場合（比較例）を示している。イ
ンダクターを設けなかった場合、周波数可変量は−３２３ｐｐｍ〜＋２４０ｐｐｍであっ
たのに対し、インダクターを設けた場合、周波数可変量は−３２０ｐｐｍ〜＋４８５ｐｐ
ｍであった。インダクターを設けない構成と比較して位相の可変範囲が拡大された移相器
１を用いることにより、周波数可変量が増加している。
【００１８】
図７は、図６の例とは別のダイオードを用いた場合の発振器１００の特性を示す図であ
る。この例では、可変容量ダイオードＤ１および可変容量ダイオードＤ２として、前述の
ＲＫＶ６５２ＫＬに代わり、ルネサスエレクトロニクス社製のＨＶＣ３５５Ｂが用いられ
た。図中、破線はＲＫＶ６５２ＫＬを用いた例（例１）を、実線はＨＶＣ３５５Ｂを用い
た例（例２）を示す。この例に示されるように、用いられるダイオードによって、発振器
１００の特性を変えることができる。
【００１９】
２．第２実施形態
例えば図７の例１では電圧−周波数可変量特性の線形性が要求に満たず、例２では可変
感度（周波数可変量）が要求に満たない場合がある。第２実施形態では、このような場合
に対処する技術を説明する。
【００２０】
図８は、第２実施形態に係る移相器２の構成を示す図である。以下、第１実施形態と共
通する要素には共通の参照符号が用いられる。移相器１においては、単一の可変容量ダイ
オード素子が可変容量ダイオード（可変容量ダイオード素子を備えた電圧制御型の可変容
量回路）として用いられていたが、移相器２は、交流回路として２つの可変容量ダイオー
ド素子の直列接続が可変容量ダイオードとして用いられる点が移相器１と相違している（
直流回路としては２つの可変容量ダイオード素子を同極性の端子同士を接続するようにし
た並列回路）。移相器２は、移相器１の構成に加えて、例えば単一の可変容量ダイオード
素子である可変容量ダイオードＤ３、可変容量ダイオードＤ４と、抵抗Ｒ３、および抵抗
Ｒ４とを有する。
【００２１】
可変容量ダイオードＤ３は、可変容量ダイオードＤ１と容量Ｃ１との間において、カソ
ード同士が接続されている。すなわち、この例の可変容量ダイオードは、移相量に応じた
逆方向電圧がそれぞれ印加（逆バイアス）される可変容量ダイオードＤ１およびＤ３が直
列接続されたものである。可変容量ダイオードＤ３のカソードは可変容量ダイオードＤ１
のカソードに接続され、可変容量ダイオードＤ３のアノードは容量Ｃ１の他端に接続され
ている。可変容量ダイオードＤ３のアノードは、抵抗Ｒ３を介して接地されている。可変
容量ダイオードＤ４および抵抗Ｒ４についても同様である。なお、第２実施形態において
、発振器１００は、移相器１に代わり移相器２を有している。
【００２２】
図９は、第２実施形態における発振器１００の特性を示す図である。縦軸は周波数可変
量を、横軸は電源ＶＣの電圧を示す。周波数可変量は、電源ＶＣの電圧が１．６５Ｖであ
った場合を基準として示されている。電源ＶＣの電圧は、０Ｖ≦ＶＣ≦３．３Ｖの範囲で
変化させた。この例では、可変容量ダイオードＤ１および可変容量ダイオードＤ２として
ルネサスエレクトロニクス社製ＨＶＣ３５５Ｂが用いられ、インダクターＬ１およびイン
ダクターＬ２の値はＬ１＝Ｌ２＝０（インダクター無し）、４．７、または６．８ｎＨで
ある。図中、破線はＬ１＝Ｌ２＝０ｎＨの例（比較例）を、太実線はＬ１＝Ｌ２＝４．７
ｎＨの例（例１）を、細実線はＬ１＝Ｌ２＝６．８ｎＨの例（例２）を示している。４．
７ｎＨのインダクターを用いた場合、インダクターを用いない場合と比較して、周波数可
変量が増加する。しかし、さらにインダクターの値を増加させて６．８ｎＨのインダクタ
ーを用いた場合、４．７ｎＨのインダクターを用いた場合と比較して周波数可変量は減少
する。このように、インダクターの値には最適値（範囲）があることがわかる。
【００２３】
３．他の実施形態
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以
下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例のうち、２つ以上のものが組み合わせて用
いられてもよい。
【００２４】
図１０は、移相器１の変形例を示す図である。移相器１の構成は、図１に示されるもの
に限定されない。図１では共通電位線の電位が接地電位である例、すなわち、共通電位線
の電位が低電位である例を説明した。図１０は、共通電位線ＶＣＯＭの電位が高電位であ
る例を示している。図１０の移相器１は、以下の点において図１の移相器１と異なってい
る。まず、可変容量ダイオードＤ１および可変容量ダイオードＤ２の向きが図１とは逆に
なっている。可変容量ダイオードＤ１のアノードは容量Ｃ１の他端に接続され、カソード
は共通電位線ＶＣＯＭに接続されている。可変容量ダイオードＤ２についても同様である
。また、電源ＶＣの向きが図１とは逆になっている。要は、可変容量ダイオードＤ１およ
び可変容量ダイオードＤ２に逆方向電圧を印加できる構成であれば、移相器１はどのよう
な構成を有していてもよい。ここで、「逆方向電圧」とは、ダイオードのカソードをアノ
ードより高電位にする電圧をいう。
【００２５】
図１１は、移相器２の変形例を示す図である。移相器２の構成は、図８に示されるもの
に限定されない。図８では共通電位線の電位が接地電位である例、すなわち、共通電位線
の電位が低電位である例を説明した。図１１は、共通電位線ＶＣＯＭの電位が高電位であ
る例を示している。図１１の移相器２は、以下の点において図８の移相器２と異なってい
る。まず、可変容量ダイオードＤ１、可変容量ダイオードＤ２、可変容量ダイオードＤ３
、および可変容量ダイオードＤ４の向きが図８とは逆になっている。可変容量ダイオード
Ｄ１および可変容量ダイオードＤ３は、アノード同士が向き合う配置で接続されている。
可変容量ダイオードＤ２および可変容量ダイオードＤ４も同様である。また、電源ＶＣの
向きが図８とは逆になっている。要は、可変容量ダイオードＤ１、可変容量ダイオードＤ
２、可変容量ダイオードＤ３、および可変容量ダイオードＤ４に逆方向電圧を印加できる
構成であれば、移相器２はどのような構成を有していてもよい。
【００２６】
可変容量ダイオードに用いられる可変容量ダイオード素子の数は、図１および図１０の
例（１個×２）並びに図８および図１１の例（２個×２）に限定されない。１ポートにつ
き３個以上の可変容量ダイオード素子が用いられてもよい。
【００２７】
結合器１０の構成は、図２に例示したものに限定されない。図２とは別の構成の３ｄＢ
９０°ハイブリッド結合器が用いられてもよい。別の例で、結合器１０のポートＰ２とポ
ート３との電力の分配比は５０％ずつでなくてもよい。
【００２８】
発振器１００の構成は、図５に例示したものに限定されない。ＳＡＷ共振子５に代わり
、別のフィルター、例えば、水晶振動子またはセラミック振動子などが用いられてもよい
。別の例で、発振器１００は移相器８を有していなくてもよい。
【００２９】
なお、特許文献２は、可変容量ダイオードに並列に、容量とインダクターの直列接続を
挿入する構成を開示している。特許文献２の移相回路はそもそもハイブリッド結合器を用
いておらず、さらに、特許文献２の位相回路において、可変容量ダイオード（３）および
（４）はコイル（５）（インダクター）に接続されており（図３）、共通電位線には接続
されていない。この点において、特許文献２の移相回路は、本件実施形態の移相器１およ
び移相器２と異なっている。特許文献２において、移相回路を動作させるためにコイル（
５）は必須であり、コイル（５）を有さない構成とすることはできない。
【符号の説明】
【００３０】
１・２…移相器、５…ＳＡＷ共振子、６…増幅器、７…分配器、８…移相器、１０…結合
器、２０…制御部、１００…発振器、Ｌ１・Ｌ２・Ｌ１１・Ｌ１２・Ｌ１３・Ｌ１４…イ
ンダクター、Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３・Ｒ４…抵抗、Ｄ１・Ｄ２・Ｄ３・Ｄ４…可変容量ダイオ
ード、Ｃ１・Ｃ２・Ｃ３・Ｃ４・Ｃ１１・Ｃ１２・Ｃ１３・Ｃ１４…容量、Ｐ１・Ｐ２・
Ｐ３・Ｐ４…ポート
【図１】
2012054639.tif 000003
【図２】
2012054639.tif 000004
【図３】
2012054639.tif 000005
【図４】
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【図５】
2012054639.tif 000007
【図６】
2012054639.tif 000008
【図７】
2012054639.tif 000009
【図８】
2012054639.tif 000010
【図９】
2012054639.tif 000011
【図１０】
2012054639.tif 000012
【図１１】
2012054639.tif 000013