(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の発振周波数を供給する発振出力端子と、
互いに並列接続された第１および第２の共振回路を有する共振器と、
前記第１および第２の共振回路の接続点に接続された位相調整回路と、
前記位相調整回路と前記発振出力端子との間に挿入されて負性抵抗を有する発振素子とを備え、
前記第２の共振回路は、可変容量ダイオードを含み、
前記可変容量ダイオードに印加されるＤＣ電圧の大きさに応じて前記発振周波数が可変設定される電圧制御発振器であって、
前記第１の共振回路は、第１の分布定数線路または集中定数インダクタを含む第１の回路要素により構成され、
前記第２の共振回路は、第２の分布定数線路または集中定数インダクタを含む第２の回路要素と、前記第２の回路要素に直列接続された前記可変容量ダイオードとにより構成され、
前記第１および第２の共振回路の接続点で前記第２の共振回路の反射位相が１８０度になる周波数は、前記発振周波数よりも高く設定され、
前記第１および第２の共振回路の接続点で前記第１の共振回路の反射位相が１８０度になる周波数は、前記共振器の共振周波数が前記発振周波数と一致するように、前記発振周波数よりも低く設定されたことを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項２】
所望の発振周波数を供給する発振出力端子と、
互いに並列接続された第１および第２の共振回路を有する共振器と、
前記第１および第２の共振回路の接続点に接続された位相調整回路と、
前記位相調整回路と前記発振出力端子との間に挿入されて負性抵抗を有する発振素子とを備え、
前記第２の共振回路は、可変容量ダイオードを含み、
前記可変容量ダイオードに印加されるＤＣ電圧の大きさに応じて前記発振周波数が可変設定される電圧制御発振器であって、
前記第１の共振回路は、第１の分布定数線路または集中定数インダクタを含む第１の回路要素により構成され、
前記第２の共振回路は、第２の分布定数線路または集中定数インダクタを含む第２の回路要素と、前記第２の回路要素に直列接続された前記可変容量ダイオードとにより構成され、
前記第１および第２の共振回路の接続点で前記第１の共振回路の反射位相が１８０度になる周波数は、前記発振周波数よりも高く設定され、
前記第１および第２の共振回路の接続点で前記第２の共振回路の反射位相が１８０度になる周波数は、前記共振器の共振周波数が前記発振周波数と一致するように、前記発振周波数よりも低く設定されたことを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項３】
前記第２の共振回路は、前記第１および第２の共振回路の接続点と前記第２の回路要素との間に挿入された結合線路を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電圧制御発振器。
【請求項４】
前記第１の共振回路は、前記第１の回路要素に直列接続された第２の可変容量ダイオードを含むことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電圧制御発振器。
【請求項５】
前記第１および第２の分布定数線路は、それぞれ、第１および第２のマイクロストリップ線路により構成されたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電圧制御発振器。
【請求項６】
前記発振素子は、高移動度トランジスタまたはバイポーラトランジスタからなるアクティブ素子により構成されたことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の電圧制御発振器。
【請求項７】
前記発振素子と前記発振出力端子との間に挿入されたＮ−１倍波反射回路を備え、
前記発振出力端子から前記発振周波数のＮ倍波を出力することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の電圧制御発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロ波帯およびミリ波帯の無線通信システムやレーダシステムなどの送受信機に用いられる電圧制御発振器に関し、特に位相雑音を低減させた電圧制御発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の電圧制御発振器を示す回路構成図である。
図１２において、１は電圧制御発振器の発振出力端子、５は電圧制御発振器の本体を構成する共振器である。
【０００３】
２はＤＣ電圧を生成する共振器５内の可変電圧電源であり、可変容量ダイオード４（後述する）のカソードに対する印加電源を構成している。
３は発振用ＦＥＴ（発振素子）からなるアクティブ素子であり、印加電圧に対して負性抵抗を有している。また、アクティブ素子３の出力端子は、発振出力端子１を構成している。
【０００４】
４は共振器５内の可変容量ダイオードであり、カソードが可変電圧電源２の出力端子に接続され、アノードがグランドに接地されている。
後述するように、発振出力端子１から出力される発振周波数は、可変電圧電源２から可変容量ダイオード４に印加されるＤＣ電圧の大きさに応じて可変設定されるようになっている。
【０００５】
７は９０度インバータ線路、８は９０度インバータ線路７の一端に接続された先端開放（または、先端短絡）のマイクロストリップ線路である。マイクロストリップ線路８は、所望の発振周波数の１／２波長を有し、共振器５内のメイン（第１の）共振回路を構成している。
【０００６】
９０度インバータ線路７は、インダクタ２１（後述する）および可変容量ダイオード４とともに、共振器５内のサブ（第２の）共振回路を構成しており、マイクロストリップ線路８に並列接続されている。
【０００７】
１０は共振器５の出力端子に挿入された位相調整用のマイクロストリップ線路であり、位相調整用のマイクロストリップ線路１０の出力端子は、アクティブ素子３の入力端子に接続されている。
【０００８】
２１は可変容量ダイオード４のカソードに一端が接続された集中定数インダクタ（以下、単に「インダクタ」という）であり、インダクタ２１の他端は、９０度インバータ線路７に接続されている。
直列接続された可変容量ダイオード４、インダクタ２１および９０度インバータ線路７は、前述の第２の共振回路を構成している。
【０００９】
図１２に示すように、アクティブ素子３の入力側に接続された共振器５は、互いに並列接続された第１の共振回路（マイクロストリップ線路８）と、第２の共振回路（９０度インバータ線路７、インダクタ２１、可変容量ダイオード４）と、可変容量ダイオード４のカソードにＤＣ電圧を印加する可変電圧電源２とを備えている。
【００１０】
次に、図１３〜図１８を参照しながら、図１２に示した従来の電圧制御発振器による動作について説明する。
図１３は従来の電圧制御発振器を分離したときの両側の反射を示す説明図、図１４は従来の電圧制御発振器による共振器５側の反射利得（振幅）の周波数特性を示す説明図、図１５は従来の電圧制御発振器によるアクティブ素子３側の反射利得（振幅）の周波数特性を示す説明図、図１６は従来の電圧制御発振器によるループ利得の周波数特性を示す説明図、図１７は従来の電圧制御発振器によるループ位相の周波数特性を示す説明図、図１８は従来の電圧制御発振器による各共振回路の接続点位相の周波数特性を示す説明図である。
【００１１】
一般に、電圧制御発振器は、図１２のように、負性抵抗を有するアクティブ素子３に共振器５を接続することにより、ループ利得を作り出している。
また、位相調整用のマイクロストリップ線路１０を介して、ループ位相が同相で重ね合わされることにより、電力が増幅されて発振動作を行うように構成されている。
【００１２】
さらに、一般的に、共振器５内のインダクタ２１に可変容量ダイオード４を接続し、可変電圧電源２から可変容量ダイオード４に印加されるＤＣ電圧により、発振周波数を可変設定するようになっている。
【００１３】
図１２において、アクティブ素子３に対して先端開放のマイクロストリップ線路８（第１の共振回路）が接続されることにより、発振動作が行われる。
また、可変容量ダイオード４、インダクタ２１および９０度インバータ線路７（第２の共振回路）からなる直列共振回路を、マイクロストリップ線路８に接続することにより、共振器５の全体が並列共振回路として動作し、電圧制御発振器としての動作が行われる。
【００１４】
このとき、図１２に示した電圧制御発振器を、図１３のように、位相調整用のマイクロストリップ線路１０と共振器５との接続点で分離し、共振器５側の第１の反射Ｓ１１と、位相調整用のマイクロストリップ線路１０側の第２の反射Ｓ２２とを考慮する。
【００１５】
ここで、第１の反射Ｓ１１は、図１４に示すように、所望（目標）の発振周波数ｆｏで損失をもつような振幅特性となる。
また、第２の反射Ｓ２２は、図１５のように、発振周波数ｆｏで利得をもつように設計される。
【００１６】
各反射Ｓ１１、Ｓ２２を足し合わせたものがループ利得であるが、ループ利得は、図１６のように、発振周波数ｆｏで利得を持つことになる。
【００１７】
一方、ループ位相に関しては、各反射Ｓ１１、Ｓ２２の位相の重ね合わせが、図１７に示すように、０［ｄｅｇ］（つまり、同相）になった点で、発振条件を満たすことになる。
したがって、位相調整用のマイクロストリップ線路１０の線路長を適切に設定することにより、発振周波数ｆｏで０度になるように設計が行われる。
【００１８】
このとき、共振器５の全体の位相は、図１８内の実線のように、第１の共振回路の位相（破線参照）と、第２の共振回路の位相（一点鎖線参照）との重ね合わせによって表現される。
【００１９】
上記の構成は、たとえば１９９８年に開催された「Ａｓｉａ  ＰａｃｉｆｉｃＭｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ」のＴＵ３Ａ−１、「Ａ  Ｖ−ｂａｎｄ  ＭＭＩＣ  ＶＣＯ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｓｕｂ−Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  ｂｙ  ａ  ９０−ｄｅｇｒｅｅ  ｉｎｖｅｒｔｅｒ」の論文中に記載されている。
【００２０】
図１２のような電圧制御発振器における位相雑音特性は、共振器５のＱ値が高ければ高いほど良い値になることが知られている。
共振器５のＱ値は、共振器５の全体の位相傾きで表されるが、この位相傾きは、並列接続された２つの共振回路７、８の共振周波数における位相の傾きを重ね合わせたものである。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電圧制御発振器は以上のように、マイクロストリップ線路８からなる第１の共振回路と、９０度インバータ線路７、インダクタ２１および可変容量ダイオード４からなる第２の共振回路とを用いて、各共振回路の接続点で各共振回路の反射位相が１８０度になる周波数を、それぞれ発振周波数ｆｏに一致させていたので、誘電体共振器などと比べてＱ値が低くなってしまい、位相雑音特性が悪化するという問題点があった。
【００２２】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、共振器内の第１および第２の共振回路の設定条件を変更して、各共振回路の接続点で各共振回路の反射位相が１８０度になる周波数を、発振周波数から互いに逆方向にシフトするように設定することにより、発振周波数の近傍でのＱ値を高めて位相雑音特性を改善した電圧制御発振器を得ることを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電圧制御発振器は、所望の発振周波数を供給する発振出力端子と、互いに並列接続された第１および第２の共振回路を有する共振器と、第１および第２の共振回路の接続点に接続された位相調整回路と、位相調整回路と発振出力端子との間に挿入されて負性抵抗を有する発振素子とを備え、第２の共振回路は、可変容量ダイオードを含み、可変容量ダイオードに印加されるＤＣ電圧の大きさに応じて発振周波数が可変設定される電圧制御発振器であって、第１の共振回路は、第１の分布定数線路または集中定数インダクタを含む第１の回路要素により構成され、第２の共振回路は、第２の分布定数線路または集中定数インダクタを含む第２の回路要素と、第２の回路要素に直列接続された可変容量ダイオードとにより構成され、第１および第２の共振回路の接続点で第２の共振回路の反射位相が１８０度になる周波数は、発振周波数よりも高く設定され、第１および第２の共振回路の接続点で第１の共振回路の反射位相が１８０度になる周波数は、共振器の共振周波数が発振周波数と一致するように、発振周波数よりも低く設定されたものである。
【００２４】
また、この発明に係る電圧制御発振器は、所望の発振周波数を供給する発振出力端子と、互いに並列接続された第１および第２の共振回路を有する共振器と、第１および第２の共振回路の接続点に接続された位相調整回路と、位相調整回路と発振出力端子との間に挿入されて負性抵抗を有する発振素子とを備え、第２の共振回路は、可変容量ダイオードを含み、可変容量ダイオードに印加されるＤＣ電圧の大きさに応じて発振周波数が可変設定される電圧制御発振器であって、第１の共振回路は、第１の分布定数線路または集中定数インダクタを含む第１の回路要素により構成され、第２の共振回路は、第２の分布定数線路または集中定数インダクタを含む第２の回路要素と、第２の回路要素に直列接続された可変容量ダイオードとにより構成され、第１および第２の共振回路の接続点で第１の共振回路の反射位相が１８０度になる周波数は、発振周波数よりも高く設定され、第１および第２の共振回路の接続点で第２の共振回路の反射位相が１８０度になる周波数は、共振器の共振周波数が発振周波数と一致するように、発振周波数よりも低く設定されたものである。
【００２５】
また、この発明に係る電圧制御発振器の第２の共振回路は、第１および第２の共振回路の接続点と第２の回路要素との間に挿入された結合線路を含むものである。
【００２６】
また、この発明に係る電圧制御発振器の第１の共振回路は、第１の回路要素に直列接続された第２の可変容量ダイオードを含むものである。
【００２７】
また、この発明に係る電圧制御発振器の第１および第２の分布定数線路は、それぞれ、第１および第２のマイクロストリップ線路により構成されたものである。
【００２８】
また、この発明に係る電圧制御発振器の発振素子は、高移動度トランジスタまたはバイポーラトランジスタからなるアクティブ素子により構成されたものである。
【００２９】
また、この発明に係る電圧制御発振器は、発振素子と発振出力端子との間に挿入されたＮ−１倍波反射回路を備え、発振出力端子から発振周波数のＮ倍波を出力するものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
【００３１】
図１はこの発明の実施の形態１を示す回路構成図であり、前述（図１２参照）と同様のものについては、同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して、詳述を省略する。
【００３２】
図１において、共振器５Ａは、前述の９０度インバータ線路７およびインダクタ２１に代えて、マイクロストリップ線路６Ａを備えている。
マイクロストリップ線路６Ａは、可変容量ダイオード４とともに、共振器５Ａ内の第２の共振回路を構成している。
【００３３】
共振器５内の各共振回路の接続点において、第２の共振回路の反射位相が１８０度になる周波数は、所望の発振周波数ｆｏよりも高く設定され、第１の共振回路の反射位相が１８０度になる周波数は、共振器５の共振周波数が発振周波数ｆｏと一致するように、発振周波数ｆｏよりも低く設定されている。
これにより、共振周波数近傍での共振器５のＱ値は、十分に高い値に設定されるようになっている。
【００３４】
図２はこの発明の実施の形態１による共振器５Ａの反射位相特性を示す説明図であり、２つの共振回路の接続点における共振器５Ａの反射位相特性を示している。
図２において、細い実線１１Ａは第１の共振回路（マイクロストリップ線路８Ａ）の反射位相特性を示し、破線１２Ａは第２の共振回路（可変容量ダイオード４およびマイクロストリップ線路６Ａ）の反射位相特性を示し、太い実線１３Ａは共振器５Ａの反射位相特性、ｆｏは所望の発振周波数を示している。
【００３５】
次に、図２を参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１による動作について説明する。
なお、図２のような周波数特性は、各ストリップ線路６Ａ、８Ａの線路長を調整することにより設定され得る。
【００３６】
図２内の破線１２Ａで示すように、第２の共振回路（可変容量ダイオード４およびマイクロストリップ線路６Ａ）の第１の短絡点（つまり、位相が１８０度になる点）は、所望の発振周波数ｆｏよりも十分に高い周波数ｆ２Ａに設定される。
【００３７】
また、図２内の太い実線１３Ａで示すように、各共振回路が並列接続された共振器５Ａの反射位相特性が、所望の発振周波数ｆｏで並列共振する（つまり、位相が０度となる）ように、マイクロストリップ線路８Ａ（第１の共振回路）の第１の短絡点は、所望の発振周波数ｆｏよりも低い周波数ｆ１Ａに設定される。
【００３８】
ここで、可変電圧電源２からのＤＣ電圧を変化させて、可変容量ダイオード４の容量を変化させることにより、周波数ｆ２Ａが変化するので、これに応じて発振周波数ｆｏを変化させることができる。
【００３９】
図２内の実線１３Ａで示される共振器５Ａの反射位相特性は、２つの位相特性を示す実線１１Ａおよび破線１２Ａのうち、位相が１８０度に近い方（つまり、インピーダンスの低い方）に近づく特性があり、位相が急激に変化する。
【００４０】
このことから、発振周波数ｆｏの近傍での実線１３Ａで示される位相特性は、各共振回路の位相の傾きに比べて、十分に大きな傾きを得ることができる。
したがって、発振周波数ｆｏの近傍での共振器５ＡのＱ値を顕著に向上（増大）させることができる。
【００４１】
上記構成からなる共振器５Ａを有する電圧制御発振器は、Ｑ値の高い状態で周波数を変化させることができ、位相雑音を低減させることができる。
【００４２】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、第２の共振回路の反射位相特性（破線１２Ａ参照）の第１の短絡点での周波数ｆ２Ａを、第１の共振回路の反射位相特性（実線１１Ａ参照）の第２の短絡点での周波数ｆ３Ａよりも低く設定したが、各周波数ｆ２Ａ、ｆ３Ａの高低関係を逆に設定してもよい。
【００４３】
図３は周波数ｆ２Ｂを、周波数ｆ３Ｂよりも高く設定したこの発明の実施の形態２による共振器５Ｂの反射位相特性を示す説明図であり、２つの共振回路の接続点における共振器５Ｂの反射位相特性を示している。
この場合、共振器５Ｂの回路構成は、図１に示した通りであり、各マイクロストリップ線路６Ａ、８Ａの線路長の設定値が異なるのみである。
【００４４】
図３において、前述（図２参照）と同様のものについては、同一符号、または同一符号の後に「Ｂ」が付されており、細い実線１１Ｂは第１の共振回路の反射位相特性、破線１２Ｂは第２の共振回路の反射位相特性、太い実線１３Ｂは共振器５Ｂの反射位相特性を示している。
【００４５】
次に、図１とともに図３を参照しながら、この発明の実施の形態２による動作について説明する。
図３内の破線１２Ｂのように、第２の共振回路の第１の短絡点は、所望の発振周波数ｆｏよりも十分に高い周波数ｆ２Ｂに設定される。
【００４６】
また、各共振回路を並列接続した共振器５Ｂの反射位相特性１３Ｂが所望の発振周波数ｆｏで並列共振する（つまり、位相が０度となる）ように、第１の共振回路の第１の短絡点を、所望の発振周波数ｆｏよりも低い周波数ｆ１Ｂに設定する。
【００４７】
ここで、図１内の可変容量ダイオード４の容量を変化させることにより、周波数ｆ２Ｂが変化するので、これに応じて発振周波数ｆｏも変化させることができる。
【００４８】
このとき、第２の共振回路（破線１２Ｂ参照）の第１の短絡点となる周波数ｆ２Ｂを、第１の共振回路（実線１１Ｂ参照）の第２の短絡点（つまり、位相が−１８０度になる点）となる周波数ｆ３Ｂよりも高く設定しても、発振周波数ｆｏの近傍において、共振器５Ｂの反射位相特性（実線１３Ｂ参照）は急激に変化するので、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４９】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態１では、共振器５Ａ内の各共振回路の接続点において、第２の共振回路の反射位相が１８０度になる周波数を発振周波数ｆｏよりも高く設定し、第１の共振回路の反射位相が１８０度になる周波数を、共振器５Ａの共振周波数が発振周波数ｆｏと一致するように、発振周波数ｆｏよりも低く設定したが、各共振回路の反射位相が１８０度になる周波数を、発振周波数ｆｏに対して逆関係に設定してもよい。
【００５０】
図４は各共振回路の反射位相が１８０度になる周波数を発振周波数ｆｏに対して逆関係に設定したこの発明の実施の形態３を示す回路構成図である。
図４において、前述（図１参照）と同様のものについては、同一符号を付して、または符号の後に「Ｃ」を付して、詳述を省略する。
【００５１】
この場合、共振器５Ｃ内の各共振回路の接続点において、第１の共振回路の反射位相が１８０度になる周波数は、発振周波数ｆｏよりも高く設定され、第２の共振回路の反射位相が１８０度になる周波数は、共振器５Ｃの共振周波数が発振周波数ｆｏと一致するように、発振周波数ｆｏよりも低く設定されている。
【００５２】
図５はこの発明の実施の形態３による共振器５Ｃの反射位相特性を示す説明図であり、各共振回路の接続点における共振器５Ｃの反射位相特性を示している。図５において、前述（図２参照）と同様のものには、同一符号、または符号の後に「Ｃ」が付されており、１１Ｃは第１の共振回路の反射位相特性、１２Ｃは第２共振回路の反射位相特性、１３Ｃは共振器５Ｃの反射位相特性を示している。
【００５３】
次に、図５を参照しながら、図４に示したこの発明の実施の形態３による動作について説明する。
図５内の直線１１Ｃのように、第１の共振回路の第１の短絡点を、所望の発振周波数ｆｏよりも十分に高い周波数ｆ１Ｃに設定する。
【００５４】
また、共振器５Ｃの反射位相特性（実線１３Ｃ参照）が所望の発振周波数ｆｏで並列共振する（つまり、位相が０度になる）ように、第２の共振回路の第１の短絡点を、所望の発振周波数ｆｏよりも低い周波数ｆ２Ｃに設定する。
【００５５】
ここで、可変容量ダイオード４の容量を変化させることにより、周波数ｆ２Ｃが変化するので、これに応じて発振周波数ｆｏも変化させることができる。
【００５６】
共振器５Ｃの反射位相特性（実線１３Ｃ参照）は、２つの反射位相特性（実線１１Ｃおよび破線１２Ｃ参照）のうち、位相が１８０度に近い方（つまり、インピーダンスの低い方）に近づく特性があり、位相が急激に変化する。
【００５７】
このことから、各共振回路の位相の傾きに比べて、共振器５Ｃの反射位相特性（実線１３Ｃ参照）は、発振周波数ｆｏの近傍において十分に大きな傾きを得ることができ、したがって、共振器５ＣのＱ値を顕著に向上させることができる。
【００５８】
上記構成からなる共振器５Ｃを有する電圧制御発振器は、前述と同様に、Ｑ値の高い状態で周波数を変化させることが可能となり、位相雑音を低減させることができる。
【００５９】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態３では、第１の共振回路の反射位相特性（実線１１Ｃ参照）の第１の短絡点での周波数ｆ１Ｃを、第２の共振回路の反射位相特性（破線１２Ｃ参照）の第２の短絡点での周波数ｆ４Ｃよりも低く設定したが、各周波数ｆ１Ｃ、ｆ４Ｃの高低関係を逆に設定してもよい。
【００６０】
図６は周波数ｆ１Ｄを、周波数ｆ４Ｄよりも高く設定したこの発明の実施の形態４による共振器５Ｄの反射位相特性を示す説明図であり、２つの共振回路の接続点における共振器５Ｄの反射位相特性を示している。
この場合、共振器５Ｄの回路構成は、図４に示した通りであり、各マイクロストリップ線路６Ｃ、８Ｃの線路長の設定値が異なるのみである。
【００６１】
図６において、前述（図５参照）と同様のものについては、同一符号、または同一符号の後に「Ｄ」が付されており、細い実線１１Ｄは第１の共振回路の反射位相特性、破線１２Ｄは第２の共振回路の反射位相特性、太い実線１３Ｄは共振器５Ｄの反射位相特性を示している。
【００６２】
次に、図５とともに図６を参照しながら、この発明の実施の形態４による動作について説明する。
第１の共振回路（実線１１Ｄ参照）の第１の短絡点を所望の発振周波数ｆｏよりも十分に高い周波数ｆ１Ｄに設定する。
【００６３】
また、共振器５Ｄの反射位相特性（実線１３Ｄ参照）が所望発振周波数ｆｏで並列共振する（つまり、位相が０度になる）ように、第２の共振回路（破線１２Ｄ参照）の第１の短絡点を、所望の発振周波数ｆｏよりも低い周波数ｆ２に設定する。
【００６４】
ここで、可変容量ダイオード４（図４参照）の容量を変化させることにより、周波数ｆ２Ｄが変化するので、これに応じて発振周波数ｆｏも変化させることができる。
【００６５】
このとき、第１の共振回路（実線１１Ｄ参照）の第１の短絡点ｆ１Ｄを、第２の共振回路（破線１２Ｄ参照）の第２の短絡点ｆ４Ｄよりも高く設定しても、発振周波数ｆｏの近傍で共振器５Ｄの反射位相特性（実線１３Ｄ参照）が急激に変化するので、前述の実施の形態３と同様の効果が得られる。
【００６６】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態１〜４では、第１の共振回路との接続点に第２の共振回路を直接的に接続したが、結合線路を介して接続してもよい。
【００６７】
図７は第２の共振回路に結合線路を挿入したこの発明の実施の形態５を示す回路構成図である。
図７において、前述（図１、図４参照）と同様のものについては、同一符号を付して、または符号の後に「Ｅ」を付して、詳述を省略する。
【００６８】
この場合、共振器５Ｅ内の各共振回路の接続点とマイクロストリップ線路６Ｅ（第２の回路要素）との間には、結合線路９Ｅが介在されている。
マイクロストリップ線路８Ｅは第１の共振回路を構成し、結合線路９Ｅ、マイクロストリップ線路６Ｅおよび可変容量ダイオード４は、第２の共振回路を構成している。
【００６９】
図７のように、マイクロストリップ線路６Ｅに加えて、結合線路９Ｅを接続することにより、前述の作用効果に加えて、並列共振に必要なインダクタンス成分と帯域通過フィルタとの機能を兼ねることができ、所望の周波数帯域のみで第２の共振回路を動作させることができる。
【００７０】
実施の形態６．
なお、上記実施の形態１〜５では、第１の共振回路を先端開放（または、先端短絡）のマイクロストリップ線路により構成したが、第２の共振回路と同様に、マイクロストリップ線路と可変容量ダイオードとの直列回路により構成してもよい。
【００７１】
図８は第１の共振回路を第２の共振回路と同様に構成したこの発明の実施の形態６を示す回路構成図である。
図８において、前述（図１、図４、図７参照）と同様のものについては、同一符号を付して、または符号の後に「Ｆ」を付して、詳述を省略する。この場合も、動作原理は前述と同様である。
【００７２】
２ａ、４ａおよび６ａは、それぞれ、第２の共振回路を構成する可変電圧電源、可変容量ダイオードおよびマイクロストリップ線路である。
同様に、２ｂ、４ｂおよび６ｂは、それぞれ、第１の共振回路を構成する可変電圧電源、可変容量ダイオードおよびマイクロストリップ線路である。
【００７３】
図９はこの発明の実施の形態６による共振器５Ｆの反射位相特性を示す説明図であり、各短絡点の周波数ｆ１Ｆ、ｆ２Ｆ、ｆ４Ｆの設定方法は、前述と同様である。
【００７４】
図８のように、第１の共振回路にも可変容量ダイオード４ｂを設けることにより、前述の作用効果に加えて、図９内の各共振回路の短絡点ｆ１Ｆおよびｆ２Ｆを同時に動かすことができるので、Ｑ値の変動を少なくすることができる。
【００７５】
また、可変容量ダイオード４ｂに対する印加電圧として、可変電圧電源２ａとは別の可変電圧電源２ｂからのＤＣ電圧を設定することにより、可変周波数範囲を広くすることができる。
【００７６】
実施の形態７．
なお、上記実施の形態１〜６では、各共振回路内の回路要素として、それぞれマイクロストリップ線路（分布定数線路）を設けたが、インダクタを設けてもよい。
【００７７】
図１０は共振器内のマイクロストリップ線路に代えてインダクタを設けたこの発明の実施の形態７を示す回路構成図である。
図１０において、前述（図１、図４、図７、図８参照）と同様のものについては、同一符号を付して、または符号の後に「Ｇ」を付して、詳述を省略する。
【００７８】
２１ａは各共振回路の接続点に接続されて第２の共振回路を構成するインダクタであり、他端は可変容量ダイオード４に接続されている。
２１ｂは第２の共振回路を構成するインダクタであり、他端はグランドに接地されている。
【００７９】
前述の実施の形態においては、共振回路に必要なインダクタンス成分をマイクロストリップ線路で作成していたが、このマイクロストリップ線路の個所を、図１０のように集中定数のインダクタンス２１ａ、２１ｂに置換することにより、前述の作用効果に加えて、さらに小形化を実現するとともに、さらに高いＱ値の設定が可能となる。
【００８０】
実施の形態８．
なお、上記実施の形態１〜７では、アクティブ素子３として発振用ＦＥＴを用いたが、バイポーラトランジスタやＨＢＴ、高移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）などを用いてもよい。
【００８１】
この場合も、前述と同様に、共振器のＱ値を高めることができるので、どの素子をアクティブ素子３として選択しても共通に適用することができる。
【００８２】
また、たとえば、ＨＥＭＴを用いることにより、さらに高周波化を実現することができ、バイポーラ系の素子を適用することにより、さらに位相雑音を低減させることができる。
【００８３】
実施の形態９．
なお、上記実施の形態１〜８では、アクティブ素子３の出力端子を発振出力端子１に直接的に接続したが、Ｎ−１倍波反射回路を介在させてもよい。
【００８４】
図１１は、発振出力端子１とアクティブ素子３との間にＮ−１倍波反射回路を挿入したこの発明の実施の形態９を示す回路構成図である。
図１１において、前述（図１、図４、図７、図８、図１０参照）と同様のものについては、同一符号を付して、または符号の後に「Ｈ」を付して、詳述を省略する。
【００８５】
この場合、アクティブ素子３の出力端子と発振出力端子１との間には、Ｎ−１倍波反射回路２２Ｈが介在されている。
図１１のように、電圧制御発振器の出力回路に、基本波を含むＮ−１倍波反射回路を設け、発振出力端子１から発振周波数ｆｏのＮ倍波を出力することにより、前述の作用効果に加えて、さらに発振周波数を高めることができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、所望の発振周波数を供給する発振出力端子と、互いに並列接続された第１および第２の共振回路を有する共振器と、第１および第２の共振回路の接続点に接続された位相調整回路と、位相調整回路と発振出力端子との間に挿入されて負性抵抗を有する発振素子とを備え、第２の共振回路は、可変容量ダイオードを含み、可変容量ダイオードに印加されるＤＣ電圧の大きさに応じて発振周波数が可変設定される電圧制御発振器であって、第１の共振回路は、第１の分布定数線路または集中定数インダクタを含む第１の回路要素により構成され、第２の共振回路は、第２の分布定数線路または集中定数インダクタを含む第２の回路要素と、第２の回路要素に直列接続された可変容量ダイオードとにより構成され、第１および第２の共振回路の接続点で第２の共振回路の反射位相が１８０度になる周波数は、発振周波数よりも高く設定され、第１および第２の共振回路の接続点で第１の共振回路の反射位相が１８０度になる周波数は、共振器の共振周波数が発振周波数と一致するように、発振周波数よりも低く設定されたので、発振周波数の近傍でのＱ値を高めて位相雑音特性を改善した電圧制御発振器が得られる効果がある。
【００８７】
また、この発明によれば、所望の発振周波数を供給する発振出力端子と、互いに並列接続された第１および第２の共振回路を有する共振器と、第１および第２の共振回路の接続点に接続された位相調整回路と、位相調整回路と発振出力端子との間に挿入されて負性抵抗を有する発振素子とを備え、第２の共振回路は、可変容量ダイオードを含み、可変容量ダイオードに印加されるＤＣ電圧の大きさに応じて発振周波数が可変設定される電圧制御発振器であって、第１の共振回路は、第１の分布定数線路または集中定数インダクタを含む第１の回路要素により構成され、第２の共振回路は、第２の分布定数線路または集中定数インダクタを含む第２の回路要素と、第２の回路要素に直列接続された可変容量ダイオードとにより構成され、第１および第２の共振回路の接続点で第１の共振回路の反射位相が１８０度になる周波数は、発振周波数よりも高く設定され、第１および第２の共振回路の接続点で第２の共振回路の反射位相が１８０度になる周波数は、共振器の共振周波数が発振周波数と一致するように、発振周波数よりも低く設定されたので、発振周波数の近傍でのＱ値を高めて位相雑音特性を改善した電圧制御発振器が得られる効果がある。
【００８８】
また、この発明によれば、第２の共振回路は、第１および第２の共振回路の接続点と第２の回路要素との間に挿入された結合線路を含むので、並列共振に必要なインダクタンス成分と帯域通過フィルタとの機能を兼ねることができ、所望の周波数帯域のみで第２の共振回路を動作させることのできる電圧制御発振器が得られる効果がある。
【００８９】
また、この発明によれば、第１の共振回路は、第１の回路要素に直列接続された第２の可変容量ダイオードを含むので、各共振回路の短絡点を同時に動かすことにより、Ｑ値の変動を抑制することができるとともに、第２の可変容量ダイオードに対して個別に印加されるＤＣ電圧を設定することにより、可変周波数範囲を広くすることのできる電圧制御発振器が得られる効果がある。
【００９０】
また、この発明によれば、第１および第２の分布定数線路は、それぞれ、第１および第２のマイクロストリップ線路により構成されたので、線路長を容易に可変設定することができ、各共振回路の短絡点を容易に調整することのできる電圧制御発振器が得られる効果がある。
【００９１】
また、この発明によれば、発振素子は、高移動度トランジスタまたはバイポーラトランジスタからなるアクティブ素子により構成されたので、さらに高周波化を実現し、または、さらに位相雑音を低減させることのできる電圧制御発振器が得られる効果がある。
【００９２】
また、この発明によれば、発振素子と発振出力端子との間に挿入されたＮ−１倍波反射回路を備え、発振出力端子から発振周波数のＮ倍波を出力するようにしたので、さらに発振周波数を高めることのできる電圧制御発振器が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１を示す回路構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態１による共振器の反射位相特性を示す説明図である。
【図３】  この発明の実施の形態２による共振器の反射位相特性を示す説明図である。
【図４】  この発明の実施の形態３を示す回路構成図である。
【図５】  この発明の実施の形態３による共振器の反射位相特性を示す説明図である。
【図６】  この発明の実施の形態４による共振器の反射位相特性を示す説明図である。
【図７】  この発明の実施の形態５を示す回路構成図である。
【図８】  この発明の実施の形態６を示す回路構成図である。
【図９】  この発明の実施の形態６による共振器の反射位相特性を示す説明図である。
【図１０】  この発明の実施の形態７を示す回路構成図である。
【図１１】  この発明の実施の形態９を示す回路構成図である。
【図１２】  従来の電圧制御発振器を示す回路構成図である。
【図１３】  従来の電圧制御発振器による動作を示す説明図である。
【図１４】  従来の電圧制御発振器による共振器側の反射振幅を示す説明図である。
【図１５】  従来の電圧制御発振器による発振素子側の反射振幅を示す説明図である。
【図１６】  従来の電圧制御発振器によるループ利得を示す説明図である。
【図１７】  従来の電圧制御発振器によるループ位相を示す説明図である。
【図１８】  従来の電圧制御発振器による各共振回路の接続点の位相を示す説明図である。
【符号の説明】
１  発振出力端子、２、２ａ、２ｂ  可変電圧電源、３  アクティブ素子、４、４ａ、４ｂ  可変容量ダイオード、５Ａ〜５Ｈ  共振器、６Ａ、６ａ、６ｂ、６Ｃ、６Ｅ、６Ｈ  マイクロストリップ線路（第２の回路要素）、８Ａ、８Ｃ、８Ｅ、８Ｈ  マイクロストリップ線路（第１の共振回路）、９Ｅ  結合線路、１０Ａ、１０Ｃ、１０Ｅ〜１０Ｈ  位相調整用のマイクロストリップ線路、１１Ａ〜１１Ｄ、１１Ｆ  第１の共振回路の反射位相特性、１２Ａ〜１２Ｄ、１２Ｆ  第２の共振回路の反射位相特性、１３Ａ〜１３Ｄ、１３Ｆ  共振器の反射位相特性、２１ａ、２１ｂ  集中定数インダクタ、２２Ｈ  Ｎ−１倍波反射回路、ｆ１Ａ、ｆ１Ｄ、ｆ１Ｆ  第１の共振回路の位相短絡点、ｆ２Ａ、ｆ２Ｄ、ｆ２Ｆ  第２の共振回路の位相短絡点、ｆｏ  発振周波数。
【図１】
0004391722.tif 000002
【図２】
0004391722.tif 000003
【図３】
0004391722.tif 000004
【図４】
0004391722.tif 000005
【図５】
0004391722.tif 000006
【図６】
0004391722.tif 000007
【図７】
0004391722.tif 000008
【図８】
0004391722.tif 000009
【図９】
0004391722.tif 000010
【図１０】
0004391722.tif 000011
【図１１】
0004391722.tif 000012
【図１２】
0004391722.tif 000013
【図１３】
0004391722.tif 000014
【図１４】
0004391722.tif 000015
【図１５】
0004391722.tif 000016
【図１６】
0004391722.tif 000017
【図１７】
0004391722.tif 000018
【図１８】
0004391722.tif 000019