(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
能動素子と、
前記能動素子のエミッタ端子とグランドとの間に接続されたインダクタと、
前記能動素子のコレクタ端子に接続された第１の出力端子と、
前記能動素子と前記第１の出力端子との間に非開放端が接続された第１の先端開放スタブと、
前記能動素子のベース端子に非開放端が接続された第２の先端開放スタブと、
前記第２の先端開放スタブ上の発振周波数についての短絡点に非開放端が接続された第３の先端開放スタブと、
前記第３の先端開放スタブ上の発振周波数についての短絡点に接続された第２の出力端子と
を備え、
前記第１の先端開放スタブは、発振周波数の２Ｎ倍（Ｎ＝１、２、３、・・・）の周波数のいずれかにおいて４分の１波長に相当する線路長を有し、
前記第２の先端開放スタブは、前記発振周波数において４分の１波長よりも長い線路長を有し、
前記第３の先端開放スタブは、前記発振周波数において２分の１波長に相当する線路長を有し、
前記第１の出力端子から前記発振周波数の信号が出力され、
前記第２の出力端子から前記発振周波数の２Ｎ倍の信号が出力されることを特徴とする発振器。
【請求項２】
請求項１に記載の発振器において、
前記第３の先端開放スタブの線路長は、前記発振周波数において、２分の１波長だけ長い１波長に相当することを特徴とする発振器。
【請求項３】
請求項１に記載の発振器を２つ備え、
前記２つの発振器における第２の先端開放スタブの開放端同士が接続されると共に、前記第２の出力端子同士が接続されたことを特徴とする発振器。
【請求項４】
請求項１に記載の発振器と、請求項２に記載の発振器とを備え、
前記２つの発振器のそれぞれにおける前記第３の先端開放スタブの線路長は、互いに２分の１波長異なり、
前記２つの発振器のそれぞれにおける前記第２の先端開放スタブの開放端同士が接続されると共に、前記第２の出力端子同士が接続されたことを特徴とする発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、通信装置やレーダ装置の信号源として利用される発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なレーダ装置は、周波数Ｆ0の信号を発生する発振器と、発振器から発生した周波数Ｆ0の信号を２つに分配する分配器と、分配器の分配信号である周波数Ｆ0の信号を逓倍して、周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号を出力する逓倍器とを備えている。
【０００３】
また、レーダ装置は、逓倍器から出力された周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号を送信信号として対象物に送信する送信器と、送信器から送信されて対象物に反射された周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号を受信する受信器と、分配器の分配信号である周波数Ｆ0の信号を局部発振信号として受信器の受信信号と混合するミクサと、ミクサによる混合信号から対象物の位置や相対速度を求めるために必要な信号を得る信号処理器とを備えている。
【０００４】
上述した一般的なレーダ装置では、周波数Ｆ0の信号と周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号を得るために、発振器の他に、分配器と逓倍器を実装しており、レーダ装置の回路構成が複雑になるが、発振器として、例えば、以下の特許文献１に開示されているプッシュプッシュ発振器を用いれば、異なる端子から周波数Ｆ0の信号と周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号を出力することができ、回路構成を簡略化することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２２３９４４号公報（段落００１７、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の発振器は以上のように構成されているので、同一かつ対称で互いに逆相で動作する２個の発振部を備え、共振器として用いる共振線路の発振周波数Ｆ0の信号に対する仮想接地点より周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号を取り出し、発振周波数Ｆ0の信号を遮断するように構成すれば、周波数Ｆ0の信号と周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号を出力することができる。しかし、１つの仮想接地点のみでは周波数Ｆ0の信号を充分に遮断することができないなどの課題があった。
【０００７】
この発明は前記のような課題を解決するためになされたもので、周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号を出力する出力端子へ出力される発振周波数Ｆｏの信号の出力電力を小さくし、周波数Ｆ0の信号と周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号との分波を確実にして、周波数Ｆ0の信号と周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号を異なる出力端子から出力することができる発振器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る発振器は、能動素子と、前記能動素子のエミッタ端子とグランドとの間に接続されたインダクタと、前記能動素子のコレクタ端子に接続された第１の出力端子と、前記能動素子と前記第１の出力端子との間に非開放端が接続された第１の先端開放スタブと、前記能動素子のベース端子に非開放端が接続された第２の先端開放スタブと、前記第２の先端開放スタブ上の発振周波数についての短絡点に非開放端が接続された第３の先端開放スタブと、前記第３の先端開放スタブ上の発振周波数についての短絡点に接続された第２の出力端子とを備え、前記第１の先端開放スタブは、発振周波数の２Ｎ倍（Ｎ＝１、２、３、・・・）の周波数のいずれかにおいて４分の１波長に相当する線路長を有し、前記第２の先端開放スタブは、前記発振周波数において４分の１波長よりも長い線路長を有し、前記第３の先端開放スタブは、前記発振周波数において２分の１波長に相当する線路長を有し、前記第１の出力端子から前記発振周波数の信号が出力され、前記第２の出力端子から前記発振周波数の２Ｎ倍の信号が出力されるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、発振周波数の２Ｎ倍の周波数の信号を出力する第２の出力端子へ出力される発振周波数の信号の出力電力を小さくし、発振周波数の信号と発振周波数の２Ｎ倍の周波数の信号との分波を確実にして、発振周波数の信号と発振周波数の２Ｎ倍の周波数の信号を異なる出力端子から出力することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による発振器を示す構成図である。図において、トランジスタ１は、非線形な特性を有する能動素子であり、発振周波数Ｆ0で発振して、発振周波数Ｆ0の信号（以下、「発振周波数信号」と称す）を発生するとともに、発振周波数Ｆ0の２Ｎ倍の周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号（以下、「２Ｎ倍発振周波数信号」と称す）を発生する。インダクタ２は、トランジスタ１のエミッタ端子とグランド３間に接続され、発振周波数Ｆ0でトランジスタ１に利得を持たせるように作用する受動素子である。
【００１１】
先端開放スタブ４は、トランジスタ１のコレクタ端子と接続されている第１の先端開放スタブであり、トランジスタ１から発生する２Ｎ倍発振周波数信号の４分の１波長に相当する線路長を有している。接続点５は、トランジスタ１のコレクタ端子と先端開放スタブ４とを接続している点であり、先端開放スタブ４によってトランジスタ１から発生する２Ｎ倍発振周波数信号の短絡点となる。出力端子６は、接続点５に設けられている第１の出力端子であり、トランジスタ１から発生した発振周波数信号を出力する。
【００１２】
先端開放スタブ７は、トランジスタ１のベース端子と接続されている第２の先端開放スタブであり、トランジスタ１から発生する発振周波数信号の４分の１波長より長い線路長（トランジスタ１が発振周波数Ｆ0で発振を起こすために必要十分な線路長）を有している。先端開放スタブ７の先端部８は、発振周波数信号の４分の１波長に相当する線路長を有し、非先端部９は、トランジスタ１のベース端子と接続されている。
【００１３】
接続点１０は、先端開放スタブ７の先端部８と非先端部９間に設けられており、先端開放スタブ７の先端部８によってトランジスタ１から発生する発振周波数信号の短絡点となる。出力端子１１は、接続点１０に設けられている第２の出力端子であり、トランジスタ１から発生した２Ｎ倍発振周波数信号を出力する。
【００１４】
先端開放スタブ１２は、接続点１０と接続されている第３の先端開放スタブであり、トランジスタ１から発生する発振周波数信号の２分の１波長に相当する線路長を有している。先端開放スタブ１２の先端部１３は、発振周波数信号の４分の１波長に相当する線路長を有し、非先端部１４は、接続点１０と接続され、発振周波数信号の４分の１波長に相当する線路長を有している。
【００１５】
接続点１５は、先端開放スタブ１２の先端部１３と非先端部１４間に設けられており、先端開放スタブ１２の先端部１３によってトランジスタ１から発生する発振周波数信号の短絡点となる。
【００１６】
次に動作について説明する。トランジスタ１は、非線形な特性を有する能動素子であるため、発振周波数Ｆ0で発振すると、発振周波数Ｆ0の発振周波数信号を発生する他に、高調波である周波数（２Ｎ）Ｆ0の２Ｎ倍発振周波数信号を発生する。
【００１７】
ここで、トランジスタ１のコレクタ端子には、トランジスタ１から発生する２Ｎ倍発振周波数信号の４分の１波長に相当する線路長を有する先端開放スタブ４が接続されているので、トランジスタ１のコレクタ端子と先端開放スタブ４との接続点５は、トランジスタ１から発生した２Ｎ倍発振周波数信号の短絡点となり、その２Ｎ倍発振周波数信号が全反射される。
【００１８】
そのため、トランジスタ１から発生した２Ｎ倍発振周波数信号は、出力端子６側には進まず、出力端子６からは、トランジスタ１から発生した発振周波数信号のみが出力される。
【００１９】
一方、トランジスタ１のベース端子には、トランジスタ１から発生する発振周波数信号の４分の１波長より長い線路長を有する先端開放スタブ７が接続されており、また、先端開放スタブ７の先端部８は、発振周波数信号の４分の１波長に相当する線路長を有しているので、先端開放スタブ７の先端部８と非先端部９間に設けられている接続点１０は、トランジスタ１から発生した発振周波数信号の短絡点となり、その発振周波数信号が全反射される。
【００２０】
そのため、トランジスタ１から発生した発振周波数信号は、出力端子１１側には進まず、出力端子１１からは、トランジスタ１から発生した２Ｎ倍発振周波数信号のみが出力される。
【００２１】
さらに、接続点１０には、トランジスタ１から発生する発振周波数信号の２分の１波長に相当する線路長を有する先端開放スタブ１２が接続されているため、接続点１０から先端開放スタブ１２側をみたときの発振周波数信号に対するインピーダンスが無限大となる。また、先端開放スタブ１２の先端部１３は、発振周波数信号の４分の１波長に相当する線路長を有しているので、先端開放スタブ１２の先端部１３と非先端部１４間に設けられている接続点１５は、トランジスタ１から発生した発振周波数信号の短絡点となり、その発振周波数信号が全反射される。
【００２２】
そのため、トランジスタ１から発生した発振周波数信号は、出力端子１１側には進まず、出力端子１１からは、トランジスタ１から発生した２Ｎ倍発振周波数信号のみが出力される。
【００２３】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、発振周波数Ｆ0の２Ｎ倍の周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号の４分の１波長に相当する線路長を有する先端開放スタブ４をトランジスタ１のコレクタ端子と接続して、トランジスタ１から発生した発振周波数Ｆ0の信号を出力する出力端子６をトランジスタ１のコレクタ端子と先端開放スタブ４との接続点５に設けるとともに、発振周波数Ｆ0の信号の４分の１波長より長い線路長を有する先端開放スタブ７をトランジスタ１のベース端子と接続して、トランジスタ１から発生した発振周波数Ｆ0の２Ｎ倍の周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号を出力する出力端子１１を先端開放スタブ７の先端から発振周波数Ｆ0の信号の４分の１波長に相当する位置にある接続点１０に設け、さらに発振周波数Ｆ0の信号の２分の１波長に相当する線路長を有する先端開放スタブ１２を接続点１０と接続して、トランジスタ１から発生した発振周波数Ｆ0の２Ｎ倍の周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号を出力する出力端子１１を先端開放スタブ１２の先端から発振周波数Ｆ0の信号の４分の１波長に相当する位置にある接続点１５に設けるように構成したので、発振周波数Ｆ0の２Ｎ倍の周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号を出力する出力端子１１へ出力される発振周波数Ｆ0の信号の出力電力を小さくし、発振周波数Ｆ0の信号と発振周波数Ｆ0の２Ｎ倍の周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号との分波を確実にして、発振周波数Ｆ0の信号と発振周波数Ｆ0の２Ｎ倍の周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号を異なる出力端子から出力することができる効果を奏する。
【００２４】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２による発振器を示す構成図である。前述した実施の形態１では、接続点１０にトランジスタ１から発生する発振周波数信号の２分の１波長に相当する線路長を有する先端開放スタブ１２を接続し、また、発振周波数信号の４分の１波長に相当する線路長を有する先端開放スタブ１２の先端部１３と非先端部１４との間に設けられている接続点１５に出力端子１１を設けていたが、図２に示す実施の形態２では、接続点１０に、先端開放スタブ１２の代わりにトランジスタ１から発生する発振周波数信号の１波長に相当する線路長を有する先端開放スタブ１６を接続し、また、発振周波数信号の４分の１波長に相当する線路長を有する先端開放スタブ１６の先端部１３と非先端部１７との間に設けられている接続点１８に出力端子１１を設けている。ここで、先端開放スタブ１６の先端部１３は、実施の形態１と同様であるが、実施の形態１の非先端部１４の代わりに設けられる非先端部１７は、発振周波数信号の４分の３波長に相当する線路長を有する。このように構成してもよく、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００２５】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３による発振器を示す構成図である。図において、図１〜図２と同一符号は同一または相当部分を示すのでその説明は省略する。実施の形態３による発振器は、実施の形態１に示す同一の発振器を２つ備え、第２の先端開放スタブの先端部同士を接続すると共に、第３の接続点同士を接続した構成となっている。符号１ａ〜１０ａ及び１２ａ〜１４ａと、１ｂ〜１０ｂ及び１２ｂ〜１４ｂは、図１における符号１〜１０及び１２〜１４に相当する。
【００２６】
また、接続点１５ａと接続点１５ｂとは、図１における接続点１５に相当し、接続点１５ａと接続点１５ｂとを接続しているため、同一の点である。さらに、接続点２０は、先端開放スタブ７ａの先端部８ａと先端開放スタブ７ｂの先端部８ｂとの間に設けられており、発振周波数信号及び２Ｎ倍発振周波数信号の電圧最大点（開放点）である。
【００２７】
次に動作について説明する。実施の形態３による発振器は、実施の形態１に示す同一の発振器を２つ使用した構成となっており、基本的な動作は実施の形態１と同様である。ただし、先端開放スタブ８ａと先端開放スタブ８ｂとを接続点２０を介して接続することで、２つの発振器が同期して動作する。また、接続点２０は、発振周波数信号及び２Ｎ倍発振周波数信号の電圧最大点（開放点）となるため、接続点２０を中心に２つの発振器は同相で動作し、出力端子６ａ及び６ｂからは、発振周波数信号のみが同相で出力される。
【００２８】
一方、２Ｎ倍発振周波数信号については、接続点１５ａと接続点１５ｂとを接続することで、接続点１５ａ（接続点１５ｂ）において同相で合成され、出力端子１１から出力される。
【００２９】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、同相で出力される２つの発振周波数Ｆ0の信号と、発振周波数Ｆ0の２Ｎ倍の周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号を異なる出力端子から出力することができる効果を奏する。
【００３０】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４による発振器を示す構成図である。前記実施の形態３では、実施の形態１に示す発振器と同一の発振器を２つ使用し、先端開放スタブ８ａと先端開放スタブ８ｂとを接続点２０を介して接続し、また、接続点１５ａと接続点１５ｂを接続したが、実施の形態１に示す発振器と実施の形態２に示す発振器を１つずつ使用し、先端開放スタブ８ａと先端開放スタブ８ｂとを接続点２０を介して接続し、また、接続点１５と接続点１８を接続してもよい。この場合、非先端部１４と非先端部１７は発振周波数信号に対して２分の１波長異なるので、発振周波数信号が接続点１０ａと接続点１０ｂから接続点１５に向かって同相で入力された場合、接続点１５において逆相で合成されるので、接続点１５が発振周波数信号に対して短絡点となり、発振周波数Ｆ0の２Ｎ倍の周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号を出力する出力端子１１へ出力される発振周波数信号の出力電力を実施の形態３に示す構成よりも小さくすることができる効果を奏する。
【００３１】
実施の形態５．
図５は、この発明の実施の形態５による発振器を示す構成図である。図において、図１〜図４と同一符号は同一または相当部分を示すのでその説明は省略する。実施の形態５による発振器は、実施の形態３に示す発振器に対して先端開放スタブ８ａと８ｂを除去し、接続点１０ａと接続点１０ｂとを接続して、さらに、非先端部１４ａと１４ｂのうちどちらかを除去した構成となっている。
【００３２】
次に動作について説明する。基本的な動作は実施の形態１と同様である。ただし、接続点１０は発振周波数信号の短絡点となるため、接続点１０を中心に２つの発振器は逆相で動作し、出力端子６ａ及び６ｂからは、発振周波数信号のみが逆相で出力される。
【００３３】
一方、接続点１５は、２Ｎ倍発振周波数信号の電圧最大点（開放点）となり、出力端子１１からは２Ｎ倍発振周波数信号のみが出力される。
【００３４】
以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、逆相で出力される２つの発振周波数Ｆ0の信号と、発振周波数Ｆ0の２Ｎ倍の周波数（２Ｎ）Ｆ0の信号を出力することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の実施の形態１による発振器を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２による発振器を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３による発振器を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態４による発振器を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態５による発振器を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  トランジスタ（能動素子）、２  インダクタ、３  グランド、４  先端開放スタブ（第１の先端開放スタブ）、５  接続点、６  出力端子（第１の出力端子）、７  先端開放スタブ（第２の先端開放スタブ）、８  先端開放スタブ７の先端部、９  先端開放スタブ７の非先端部、１０  接続点、１１  出力端子（第２の出力端子）、１２  先端開放スタブ（第３の先端開放スタブ）、１３  先端開放スタブ１２及び１６の先端部、１４  先端開放スタブ１２の非先端部、１５  接続点、１６  先端開放スタブ（第４の先端開放スタブ）、１７  先端開放スタブ１６の非先端部、１８  接続点、２０  接続点。
【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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