JP2001156546A - 電圧制御発振器及びその発振周波数調整方法 - Google Patents
電圧制御発振器及びその発振周波数調整方法Info
- Publication number
- JP2001156546A JP2001156546A JP33663999A JP33663999A JP2001156546A JP 2001156546 A JP2001156546 A JP 2001156546A JP 33663999 A JP33663999 A JP 33663999A JP 33663999 A JP33663999 A JP 33663999A JP 2001156546 A JP2001156546 A JP 2001156546A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- controlled oscillator
- voltage controlled
- sub
- oscillation frequency
- piezoelectric element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 81
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 52
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 41
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 8
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 8
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 claims description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000002789 length control Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】機械的同調機構によって広い周波数範囲で発振
する低位相雑音の特性を維持しながら，従来より遥かに
広い電気的同調範囲を有する誘電体共振器制御型の電圧
制御発振器を提供する。 【解決手段】ＴＥ01δモード誘電体共振器（ＤＲ）１を
発振回路の共振素子として用いる電圧制御発振器であ
る。ＤＲ１の一面側が、石英ブロックの支持台５と、制
御電圧に応答して伸縮すると共に一端が金属ケース１０
内に固定された圧電素子３とを介して金属ケース１０内
に保持されている。また、一面がＤＲ１の他面との間隔
Ｘ１の変更及び固定が可能な副ＤＲ２を備える。圧電素
子３が発振周波数を微調する電気的同調素子であり、副
ＤＲ２が発振周波数を広帯域に同調する機械的同調素子
である。
する低位相雑音の特性を維持しながら，従来より遥かに
広い電気的同調範囲を有する誘電体共振器制御型の電圧
制御発振器を提供する。 【解決手段】ＴＥ01δモード誘電体共振器（ＤＲ）１を
発振回路の共振素子として用いる電圧制御発振器であ
る。ＤＲ１の一面側が、石英ブロックの支持台５と、制
御電圧に応答して伸縮すると共に一端が金属ケース１０
内に固定された圧電素子３とを介して金属ケース１０内
に保持されている。また、一面がＤＲ１の他面との間隔
Ｘ１の変更及び固定が可能な副ＤＲ２を備える。圧電素
子３が発振周波数を微調する電気的同調素子であり、副
ＤＲ２が発振周波数を広帯域に同調する機械的同調素子
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＴＥ01δモード誘電
体共振器（以下、ＤＲと略称する）を主共振素子として
用いる電圧制御発振器及びその発振周波数調整方法に関
し、特に共振素子の構成を改良した電圧制御発振器及び
その発振周波数調整方法に関する。
体共振器（以下、ＤＲと略称する）を主共振素子として
用いる電圧制御発振器及びその発振周波数調整方法に関
し、特に共振素子の構成を改良した電圧制御発振器及び
その発振周波数調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の電圧制御発振器の一つ
が、実開平２−１５０８１９号公報（発明の名称：誘電
体共振器制御型発振器）に開示されている。この誘電体
共振器制御型発振器はマイクロ波帯及び準ミリ波帯の発
振器として用いられているものである。第２図を参照す
ると、発振器の共振素子として誘電体共振器が用いられ
ている。誘電体共振器はドレイン接地型ＦＥＴトランジ
スタのゲート回路のマイクロストリップ線路に結合され
ている。この種の誘電体共振器制御型発振器は、誘電体
共振器の高誘電率及び高Ｑの効果によって、小型・軽
量，且つ位相雑音を少なくできるという特徴がある。
が、実開平２−１５０８１９号公報（発明の名称：誘電
体共振器制御型発振器）に開示されている。この誘電体
共振器制御型発振器はマイクロ波帯及び準ミリ波帯の発
振器として用いられているものである。第２図を参照す
ると、発振器の共振素子として誘電体共振器が用いられ
ている。誘電体共振器はドレイン接地型ＦＥＴトランジ
スタのゲート回路のマイクロストリップ線路に結合され
ている。この種の誘電体共振器制御型発振器は、誘電体
共振器の高誘電率及び高Ｑの効果によって、小型・軽
量，且つ位相雑音を少なくできるという特徴がある。
【０００３】しかし、この種の誘電体共振器制御型発振
器は、誘電体共振器の共振周波数によって発振周波数が
殆ど決定され、周波数調整が困難であるという問題があ
る。そこで、開示公報の第３図では、従来例として、円
板状の誘電体共振器の端面と同調用ねじとの間隔を変化
させて誘電体共振器の共振周波数を変化させる方法を紹
介している。しかし、この方法では共振周波数の微調が
できないという欠点がある。そこで、上記公報では、第
１図では、第３図の構成に改良を加え、発振器を収容す
る金属ケースの金属カバーの位置を積層圧電アクチュエ
ータで変化させ、誘電体共振器の共振周波数を変化させ
ることによって、発振周波数を微調させる手法を開示し
ている。
器は、誘電体共振器の共振周波数によって発振周波数が
殆ど決定され、周波数調整が困難であるという問題があ
る。そこで、開示公報の第３図では、従来例として、円
板状の誘電体共振器の端面と同調用ねじとの間隔を変化
させて誘電体共振器の共振周波数を変化させる方法を紹
介している。しかし、この方法では共振周波数の微調が
できないという欠点がある。そこで、上記公報では、第
１図では、第３図の構成に改良を加え、発振器を収容す
る金属ケースの金属カバーの位置を積層圧電アクチュエ
ータで変化させ、誘電体共振器の共振周波数を変化させ
ることによって、発振周波数を微調させる手法を開示し
ている。
【０００４】以下、上記公報の第１図に示された手法を
シミュレーションした電圧制御発振器を発振周波数特性
を説明する。図６はシミュレーションした電圧制御発振
器の要部断面図である。また、図７は図６に示した電圧
制御発振器のＤＲ１と金属板６との距離に対する発振周
波数の変化を示す図である。
シミュレーションした電圧制御発振器を発振周波数特性
を説明する。図６はシミュレーションした電圧制御発振
器の要部断面図である。また、図７は図６に示した電圧
制御発振器のＤＲ１と金属板６との距離に対する発振周
波数の変化を示す図である。
【０００５】図６の電圧制御発振器は、金属ケース１０
Ａと金属カバー１１Ａとで構成される筐体内に収容され
ている。ＴＥ01δモードの共振器である誘電体共振器
（以下ＤＲ）１は円板状又は円筒状をなしている。な
お、ＤＲ１には比誘電率が数十，共振器のＱが数千程度
で且つ温度係数の良いチタン酸系のセラミックが多く使
われる。ＤＲ１の一面は金属ケース１０Ａの底面に固定
した石英ブロックである厚さＹの支持台５Ａの一面に固
定され、支持台５Ａの反対方向の一面は金属ケース１０
Ａの内側底面に固定されている。上記石英ブロックは、
ＤＲ１より遥かに低誘電率であり，また低損失なので、
ＤＲ１の共振周波数及び損失に対する影響は少ない。金
属カバー１１Ａの内面側には圧電素子３Ａの一面が設置
され、圧電素子３Ａの他面には対向するＤＲ１の他面よ
り相当に広面積の金属板６が固定されている。金属ケー
ス１０Ａの内側底面にはマイクロストリップ基板４が配
置されている。
Ａと金属カバー１１Ａとで構成される筐体内に収容され
ている。ＴＥ01δモードの共振器である誘電体共振器
（以下ＤＲ）１は円板状又は円筒状をなしている。な
お、ＤＲ１には比誘電率が数十，共振器のＱが数千程度
で且つ温度係数の良いチタン酸系のセラミックが多く使
われる。ＤＲ１の一面は金属ケース１０Ａの底面に固定
した石英ブロックである厚さＹの支持台５Ａの一面に固
定され、支持台５Ａの反対方向の一面は金属ケース１０
Ａの内側底面に固定されている。上記石英ブロックは、
ＤＲ１より遥かに低誘電率であり，また低損失なので、
ＤＲ１の共振周波数及び損失に対する影響は少ない。金
属カバー１１Ａの内面側には圧電素子３Ａの一面が設置
され、圧電素子３Ａの他面には対向するＤＲ１の他面よ
り相当に広面積の金属板６が固定されている。金属ケー
ス１０Ａの内側底面にはマイクロストリップ基板４が配
置されている。
【０００６】電圧制御発振器は、マイクロストリップ基
板４上の発振回路と、この発振回路に結合されるＤＲ１
を含む共振素子と、発振周波数を電圧制御する圧電素子
３Ａを主要素とする。つまり、圧電素子３Ａの正負電極
間に電圧を印可すると、圧電素子３Ａは印可電圧の極性
及び大きさに対応して伸縮する。この伸縮は金属板６に
伝わり、金属板６とＤＲ１の他面との距離が変化する。
すると、ＤＲ１の共振周波数が金属板６とＤＲ１の他面
との距離の変化に従って変化し、電圧制御発振器の発振
周波数が変化する。なお、圧電素子３Ａは電気機械結合
係数の大きいチタン酸系のセラミックが積層して使われ
ることが多い。
板４上の発振回路と、この発振回路に結合されるＤＲ１
を含む共振素子と、発振周波数を電圧制御する圧電素子
３Ａを主要素とする。つまり、圧電素子３Ａの正負電極
間に電圧を印可すると、圧電素子３Ａは印可電圧の極性
及び大きさに対応して伸縮する。この伸縮は金属板６に
伝わり、金属板６とＤＲ１の他面との距離が変化する。
すると、ＤＲ１の共振周波数が金属板６とＤＲ１の他面
との距離の変化に従って変化し、電圧制御発振器の発振
周波数が変化する。なお、圧電素子３Ａは電気機械結合
係数の大きいチタン酸系のセラミックが積層して使われ
ることが多い。
【０００７】図７を参照すると、ＤＲ１の他面と対向す
る金属板６の面の位置を圧電素子３Ａにより変化させた
場合の電圧制御発振器の発振周波数の変化の一例が示さ
れている。ＤＲ１の他面と対向する金属板６の面との間
隔（距離）をＺとすると、発振周波数は間隔Ｚが最も狭
い２ｍｍの場合に６．２９ＧＨｚ，間隔Ｚが最も広い６
ｍｍの場合に６．１２ＧＨｚになり、平均して４２．５
ＭＨｚ／ｍｍの周波数変化が達成される。但し、発振周
波数の変化率は、間隔Ｚが広くなると金属板６のＤＲ１
に対する影響が弱くなるので、間隔Ｚが広くなるほど小
さくなる。
る金属板６の面の位置を圧電素子３Ａにより変化させた
場合の電圧制御発振器の発振周波数の変化の一例が示さ
れている。ＤＲ１の他面と対向する金属板６の面との間
隔（距離）をＺとすると、発振周波数は間隔Ｚが最も狭
い２ｍｍの場合に６．２９ＧＨｚ，間隔Ｚが最も広い６
ｍｍの場合に６．１２ＧＨｚになり、平均して４２．５
ＭＨｚ／ｍｍの周波数変化が達成される。但し、発振周
波数の変化率は、間隔Ｚが広くなると金属板６のＤＲ１
に対する影響が弱くなるので、間隔Ｚが広くなるほど小
さくなる。
【０００８】つまり、この発振器は、圧電素子３Ａに印
可する電圧によって発振周波数を制御できるので、電圧
制御発振器として利用できる。しかしながら、実際の圧
電素子３Ａの可動範囲は数十μｍと微小なため，発振周
波数の可変範囲は数ＭＨｚ程度と微少であり、この電圧
制御発振器による発振周波数調整は微調程度である。
可する電圧によって発振周波数を制御できるので、電圧
制御発振器として利用できる。しかしながら、実際の圧
電素子３Ａの可動範囲は数十μｍと微小なため，発振周
波数の可変範囲は数ＭＨｚ程度と微少であり、この電圧
制御発振器による発振周波数調整は微調程度である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述したとおり、従来
の圧電素子を周波数制御素子とする誘電体共振器制御型
発振器は、発振周波数の可変範囲が少ないという欠点が
あった。
の圧電素子を周波数制御素子とする誘電体共振器制御型
発振器は、発振周波数の可変範囲が少ないという欠点が
あった。
【００１０】従って本発明の主な目的は、上記欠点を解
消し、小型・軽量，且つ位相雑音が少ないという特徴を
保ちながら、発振周波数の可変範囲を広くすることがで
きる圧電素子を周波数制御素子とする誘電体共振器制御
型の電圧制御発振器を提供することにある。
消し、小型・軽量，且つ位相雑音が少ないという特徴を
保ちながら、発振周波数の可変範囲を広くすることがで
きる圧電素子を周波数制御素子とする誘電体共振器制御
型の電圧制御発振器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明による電圧制御発
振器は、金属ケースに収容されると共に円筒状あるいは
円板状のＴＥ01δモード誘電体共振器（以下、ＤＲと略
称する）を発振回路の共振素子として用いる電圧制御発
振器において、前記ＤＲの一面側が、制御電圧に応答し
て伸縮すると共に一端が前記金属ケース内に固定された
圧電素子を介して前記金属ケース内に保持されており、
また、一面が前記ＤＲの他面との間隔の変更及び固定が
可能な副ＤＲを備えている。
振器は、金属ケースに収容されると共に円筒状あるいは
円板状のＴＥ01δモード誘電体共振器（以下、ＤＲと略
称する）を発振回路の共振素子として用いる電圧制御発
振器において、前記ＤＲの一面側が、制御電圧に応答し
て伸縮すると共に一端が前記金属ケース内に固定された
圧電素子を介して前記金属ケース内に保持されており、
また、一面が前記ＤＲの他面との間隔の変更及び固定が
可能な副ＤＲを備えている。
【００１２】前記電圧制御発振器の一つは、前記ＤＲの
一面と前記圧電素子の他端との間に石英ブロックの誘電
体支持台をさらに備える構成をとることができる。
一面と前記圧電素子の他端との間に石英ブロックの誘電
体支持台をさらに備える構成をとることができる。
【００１３】前記電圧制御発振器の別の一つは、前記副
ＤＲが、前記ＤＲを介して前記発振回路に結合されてい
る構成をとることができる。
ＤＲが、前記ＤＲを介して前記発振回路に結合されてい
る構成をとることができる。
【００１４】前記電圧制御発振器のさらに別の一つは、
前記副ＤＲの他面が、前記金属ケースのカバーに配置し
たビスに保持されると共に前記ビスの前記金属ケース内
への挿入長の変化又は固定によって前記ＤＲの他面との
間隔の変更及び固定を行う構成をとることができる。
前記副ＤＲの他面が、前記金属ケースのカバーに配置し
たビスに保持されると共に前記ビスの前記金属ケース内
への挿入長の変化又は固定によって前記ＤＲの他面との
間隔の変更及び固定を行う構成をとることができる。
【００１５】本発明による電圧制御発振器の発振周波数
調整方法は、金属ケースに収容されると共にＴＥ01δモ
ード誘電体共振器（以下、ＤＲと略称する）を発振回路
の主共振素子として用いる電圧制御発振器の発振周波数
調整方法であって、制御電圧に応答して伸縮すると共に
一端が前記金属ケース内に固定された圧電素子を介して
前記ＤＲを前記金属ケース内に保持しておき、前記ＤＲ
の一面に対向して配置した副ＤＲの一面と前記ＤＲの一
面との間隔を変更することによって発振周波数を大きく
変え、前記圧電素子に印可する前記制御電圧の変化によ
って前記発振周波数を微調することを特徴とする。
調整方法は、金属ケースに収容されると共にＴＥ01δモ
ード誘電体共振器（以下、ＤＲと略称する）を発振回路
の主共振素子として用いる電圧制御発振器の発振周波数
調整方法であって、制御電圧に応答して伸縮すると共に
一端が前記金属ケース内に固定された圧電素子を介して
前記ＤＲを前記金属ケース内に保持しておき、前記ＤＲ
の一面に対向して配置した副ＤＲの一面と前記ＤＲの一
面との間隔を変更することによって発振周波数を大きく
変え、前記圧電素子に印可する前記制御電圧の変化によ
って前記発振周波数を微調することを特徴とする。
【００１６】前記電圧制御発振器の発振周波数調整方法
は、前記ＤＲの他面と前記圧電素子の他端との間に低誘
電率及び低損失の誘電体支持台を挿入して前記ＤＲを含
む共振素子のＱの劣化を軽減させることを特徴とする。
は、前記ＤＲの他面と前記圧電素子の他端との間に低誘
電率及び低損失の誘電体支持台を挿入して前記ＤＲを含
む共振素子のＱの劣化を軽減させることを特徴とする。
【００１７】前記電圧制御発振器の発振周波数調整方法
は、前記副ＤＲの位置制御が、前記金属ケースのカバー
に保持すると共に先端部を前記副ＤＲの他面部に固定し
たビスの前記金属ケースへの挿入長制御によって行われ
ることを特徴とする。
は、前記副ＤＲの位置制御が、前記金属ケースのカバー
に保持すると共に先端部を前記副ＤＲの他面部に固定し
たビスの前記金属ケースへの挿入長制御によって行われ
ることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
して説明する。
【００１９】図１は本発明による電圧制御発振器の実施
の形態の要部断面図である。また、図２は図１の実施の
形態におけるＤＲ１と副ＤＲ（ＤＲ１を主共振素子とす
るときの補助的なＴＥ01δモード誘電体共振器を表す）
２との距離が異なるときの圧電素子３の伸縮に対する電
圧制御発振器の発振周波数の変化を示す図である。
の形態の要部断面図である。また、図２は図１の実施の
形態におけるＤＲ１と副ＤＲ（ＤＲ１を主共振素子とす
るときの補助的なＴＥ01δモード誘電体共振器を表す）
２との距離が異なるときの圧電素子３の伸縮に対する電
圧制御発振器の発振周波数の変化を示す図である。
【００２０】図１を参照すると、この電圧制御発振器
は、上述した図６と同様に、電圧制御発振器の筐体を構
成する金属ケース１０と金属カバー１１，金属ケース１
０の内側底面に配置されて発振回路（図示せず）を実装
するマイクロストリップ基板４及び上記この発振回路に
結合される（トランジスタのベースやＦＥＴトランジス
タのゲートに接続されたマイクロストリップ線路に電磁
結合に結合されることが多い）共振素子であるＤＲ１を
含んでいる。しかし、円筒状あるいは円板状のＤＲ１の
一面を固定保持する厚さＹの支持台５Ａは厚さが減少さ
れた支持台５に変わり、支持台５Ａの一部を圧電素子３
に置き換えている。圧電素子３は、一端が金属ケース１
０の内側底面に接着材等で固定され、他端が支持台５の
一面を同様に固定・保持している。
は、上述した図６と同様に、電圧制御発振器の筐体を構
成する金属ケース１０と金属カバー１１，金属ケース１
０の内側底面に配置されて発振回路（図示せず）を実装
するマイクロストリップ基板４及び上記この発振回路に
結合される（トランジスタのベースやＦＥＴトランジス
タのゲートに接続されたマイクロストリップ線路に電磁
結合に結合されることが多い）共振素子であるＤＲ１を
含んでいる。しかし、円筒状あるいは円板状のＤＲ１の
一面を固定保持する厚さＹの支持台５Ａは厚さが減少さ
れた支持台５に変わり、支持台５Ａの一部を圧電素子３
に置き換えている。圧電素子３は、一端が金属ケース１
０の内側底面に接着材等で固定され、他端が支持台５の
一面を同様に固定・保持している。
【００２１】圧電素子３は、上述のとおり、圧電素子３
の正負電極間に（制御）電圧を印可すると、印可電圧の
極性及び大きさに対応して伸縮する。この伸縮によっ
て、圧電素子３の他端が鉛直方向に（図１の上下方向
に）移動し、金属ケース１０の内側底面に対するＤＲ１
の位置が変化する。この位置変化によって、圧電素子３
は上記マイクロストリップ線路との結合及びＤＲ１の対
向位置に配置した副ＤＲ２との結合が変化し、この電圧
制御発振器の発振周波数が変わる。従って、この電圧制
御発振器は、圧電素子３に制御電圧を印可することによ
る発振周波数の変化を利用して位相同期発振器用の低位
相雑音の電圧制御発振器（ＶＣＯ）としても利用でき
る。しかしながら、圧電素子３の印可電圧に対する伸縮
量は、上述のとおり、数十μｍと微小なため，発振周波
数の可変範囲は広くない。圧電素子３のみによる発振周
波数の変化についての考察は図５を参照して後述する。
なお、圧電素子３の電極は、圧電素子３の一端（接地
点）及び他端にそれぞれ設けられている。
の正負電極間に（制御）電圧を印可すると、印可電圧の
極性及び大きさに対応して伸縮する。この伸縮によっ
て、圧電素子３の他端が鉛直方向に（図１の上下方向
に）移動し、金属ケース１０の内側底面に対するＤＲ１
の位置が変化する。この位置変化によって、圧電素子３
は上記マイクロストリップ線路との結合及びＤＲ１の対
向位置に配置した副ＤＲ２との結合が変化し、この電圧
制御発振器の発振周波数が変わる。従って、この電圧制
御発振器は、圧電素子３に制御電圧を印可することによ
る発振周波数の変化を利用して位相同期発振器用の低位
相雑音の電圧制御発振器（ＶＣＯ）としても利用でき
る。しかしながら、圧電素子３の印可電圧に対する伸縮
量は、上述のとおり、数十μｍと微小なため，発振周波
数の可変範囲は広くない。圧電素子３のみによる発振周
波数の変化についての考察は図５を参照して後述する。
なお、圧電素子３の電極は、圧電素子３の一端（接地
点）及び他端にそれぞれ設けられている。
【００２２】また、この電圧制御発振器は、一面がＤＲ
１の他面との間隔の変更及び固定が可能な副ＤＲ２を備
えている。この副ＤＲ２は対向するＤＲ１を介して上記
発振回路に結合されている。副ＤＲ２の他面は、金属ケ
ース１のカバーである金属カバー１１に配置したビス１
２に接着剤等で保持・固定されると共にビス１２の金属
ケース１０内への挿入長の変化又は固定によってＤＲ１
の他面との間隔の変更及び固定を行っている。つまり、
この電圧制御発振器では、副ＤＲ２の位置をビス１２の
金属ケース１０内への挿入長を機械的に変化させてＤＲ
１との距離（間隔）Ｘ１を変えることで、ＤＲ１と副Ｄ
Ｒ２との結合量を変化させ、発振周波数を機械的に大き
く変化できる。ＤＲ１と副ＤＲ２との距離による発振周
波数の変化についての考察は図３及び図４を参照して後
述する。
１の他面との間隔の変更及び固定が可能な副ＤＲ２を備
えている。この副ＤＲ２は対向するＤＲ１を介して上記
発振回路に結合されている。副ＤＲ２の他面は、金属ケ
ース１のカバーである金属カバー１１に配置したビス１
２に接着剤等で保持・固定されると共にビス１２の金属
ケース１０内への挿入長の変化又は固定によってＤＲ１
の他面との間隔の変更及び固定を行っている。つまり、
この電圧制御発振器では、副ＤＲ２の位置をビス１２の
金属ケース１０内への挿入長を機械的に変化させてＤＲ
１との距離（間隔）Ｘ１を変えることで、ＤＲ１と副Ｄ
Ｒ２との結合量を変化させ、発振周波数を機械的に大き
く変化できる。ＤＲ１と副ＤＲ２との距離による発振周
波数の変化についての考察は図３及び図４を参照して後
述する。
【００２３】図１及び図２を参照すると、圧電素子３の
厚さｔの変化Δｔが０（つまり印可電圧が０Ｖ）の場合
の発振周波数曲線のＡ点，Ｂ点及びＣ点は、発振周波数
６．１ＧＨｚ，６．３ＧＨｚ及び６．５ＧＨｚの点を示
している。このように、ＤＲ１と副ＤＲ２との間隔Ｘ１
を機械的に変化させることで、図１の電圧制御発振器
は、発振周波数を大きく変化させることができている。
なお、ＤＲ１と副ＤＲ２との間隔Ｘ１が狭くなると、副
ＤＲ２のＤＲ１への結合が強くなって影響が増すので、
発振周波数の変化率が大きくなる。
厚さｔの変化Δｔが０（つまり印可電圧が０Ｖ）の場合
の発振周波数曲線のＡ点，Ｂ点及びＣ点は、発振周波数
６．１ＧＨｚ，６．３ＧＨｚ及び６．５ＧＨｚの点を示
している。このように、ＤＲ１と副ＤＲ２との間隔Ｘ１
を機械的に変化させることで、図１の電圧制御発振器
は、発振周波数を大きく変化させることができている。
なお、ＤＲ１と副ＤＲ２との間隔Ｘ１が狭くなると、副
ＤＲ２のＤＲ１への結合が強くなって影響が増すので、
発振周波数の変化率が大きくなる。
【００２４】また、図１の電圧制御発振器は、圧電素子
３の厚さｔを変化させると、発振周波数は図２のＡ点で
は約−４００ＭＨｚ／ｍｍ，Ｂ点では約−３００ＭＨｚ
／ｍｍ，Ｃ点では約−２３０ＭＨｚ／ｍｍのほぼ直線的
な変化率で変化する。従ってこの電圧制御発振器は、圧
電素子３の厚さｔの変化率が３μｍ／Ｖであると、−
１．２ＭＨｚ／Ｖ乃至−０．７ＭＨｚ／Ｖの周波数変調
感度が得られることになる。
３の厚さｔを変化させると、発振周波数は図２のＡ点で
は約−４００ＭＨｚ／ｍｍ，Ｂ点では約−３００ＭＨｚ
／ｍｍ，Ｃ点では約−２３０ＭＨｚ／ｍｍのほぼ直線的
な変化率で変化する。従ってこの電圧制御発振器は、圧
電素子３の厚さｔの変化率が３μｍ／Ｖであると、−
１．２ＭＨｚ／Ｖ乃至−０．７ＭＨｚ／Ｖの周波数変調
感度が得られることになる。
【００２５】上述のとおり、図１の実施の形態による電
圧制御発振器は、ＤＲ１の一面に対向して配置した副Ｄ
Ｒ２の金属ケース１への挿入長を機械的に変化させるこ
とにより，副ＤＲ２の一面とＤＲ１の他面との間隔Ｘ１
を変化させて発振周波数を大きく変えることができると
共に，圧電素子３に印可する制御電圧の変化によって発
振周波数を電気的且つ直線的に微調することができると
いう特徴がある。後者の発振周波数を直線的に変化でき
る（直線性が高い周波数変調感度特性を持つ）という特
徴は、この変化が予測容易であることから、この電圧制
御発振器を位相同期発振器に用いる場合にその設計が容
易になるという利点がある。
圧制御発振器は、ＤＲ１の一面に対向して配置した副Ｄ
Ｒ２の金属ケース１への挿入長を機械的に変化させるこ
とにより，副ＤＲ２の一面とＤＲ１の他面との間隔Ｘ１
を変化させて発振周波数を大きく変えることができると
共に，圧電素子３に印可する制御電圧の変化によって発
振周波数を電気的且つ直線的に微調することができると
いう特徴がある。後者の発振周波数を直線的に変化でき
る（直線性が高い周波数変調感度特性を持つ）という特
徴は、この変化が予測容易であることから、この電圧制
御発振器を位相同期発振器に用いる場合にその設計が容
易になるという利点がある。
【００２６】次に、図１の電圧制御発振器におけるＤＲ
１と副ＤＲ２との距離（間隔）に対する発振周波数の変
化について詳細に説明する。
１と副ＤＲ２との距離（間隔）に対する発振周波数の変
化について詳細に説明する。
【００２７】図３は図１の実施の形態による電圧制御発
振器の発振周波数特性を説明するための要部断面図であ
る。図４は図３に示した電圧制御発振器のＤＲ１と副Ｄ
Ｒ２との距離Ｘ２に対する発振周波数の変化を示すシミ
ュレーション図である。
振器の発振周波数特性を説明するための要部断面図であ
る。図４は図３に示した電圧制御発振器のＤＲ１と副Ｄ
Ｒ２との距離Ｘ２に対する発振周波数の変化を示すシミ
ュレーション図である。
【００２８】図３の電圧制御発振器は、発振周波数特性
のシミュレーションのために、図１に示した圧電素子３
を除き、石英ブロックの支持台５を圧電素子３の厚さｔ
も含めた厚さの支持台５Ａに代えている。他の構成は図
１と同じである。この電圧制御発振器では、ビス１２の
金属ケース１０内への挿入長を機械的に変えて副ＤＲ２
の一面とＤＲ１の他面との間隔（距離）Ｘ２を変える。
すると、ＤＲ１と副ＤＲ２との結合状態が変化し、電圧
制御発振器の発振周波数を大きく変化させることができ
る。
のシミュレーションのために、図１に示した圧電素子３
を除き、石英ブロックの支持台５を圧電素子３の厚さｔ
も含めた厚さの支持台５Ａに代えている。他の構成は図
１と同じである。この電圧制御発振器では、ビス１２の
金属ケース１０内への挿入長を機械的に変えて副ＤＲ２
の一面とＤＲ１の他面との間隔（距離）Ｘ２を変える。
すると、ＤＲ１と副ＤＲ２との結合状態が変化し、電圧
制御発振器の発振周波数を大きく変化させることができ
る。
【００２９】この発振周波数変化の一例が図４に示され
ている。ＤＲ１の他面と副ＤＲ２の一面との距離Ｘ２が
１ｍｍの場合（Ａ点）の発振周波数は約６．１ＧＨｚ，
距離Ｘ２が２．１ｍｍの場合（Ｂ点）の発振周波数は約
６．４ＧＨｚ，距離Ｘ２が４ｍｍの場合（Ｃ点）の発振
周波数は約６．５ＧＨｚである。つまり、図３の電圧制
御発振器は、ＤＲ１と副ＤＲ２との距離Ｘ２を変えるこ
とにより数百ＭＨｚの周波数の可変が可能である。な
お、ＤＲ１と副ＤＲ２との距離Ｘ２による発振周波数の
変化は、ＤＲ１と副ＤＲ２間の距離Ｘ２に対して直線的
ではなく、３０ＭＨｚ／ｍｍから２００ＭＨｚ／ｍｍま
で変化している。また、図４のＡ点，Ｂ点及びＣ点の副
ＤＲ２の位置は、図２のＡ点，Ｂ点及びＣ点を生じる副
ＤＲ２の位置にほぼ対応している。
ている。ＤＲ１の他面と副ＤＲ２の一面との距離Ｘ２が
１ｍｍの場合（Ａ点）の発振周波数は約６．１ＧＨｚ，
距離Ｘ２が２．１ｍｍの場合（Ｂ点）の発振周波数は約
６．４ＧＨｚ，距離Ｘ２が４ｍｍの場合（Ｃ点）の発振
周波数は約６．５ＧＨｚである。つまり、図３の電圧制
御発振器は、ＤＲ１と副ＤＲ２との距離Ｘ２を変えるこ
とにより数百ＭＨｚの周波数の可変が可能である。な
お、ＤＲ１と副ＤＲ２との距離Ｘ２による発振周波数の
変化は、ＤＲ１と副ＤＲ２間の距離Ｘ２に対して直線的
ではなく、３０ＭＨｚ／ｍｍから２００ＭＨｚ／ｍｍま
で変化している。また、図４のＡ点，Ｂ点及びＣ点の副
ＤＲ２の位置は、図２のＡ点，Ｂ点及びＣ点を生じる副
ＤＲ２の位置にほぼ対応している。
【００３０】次に、図１の電圧制御発振器における圧電
素子３のみによる発振周波数の変化について詳細に説明
する。図５は厚さの異なる圧電素子３の各各の伸縮に対
する図１の電圧制御発振器の発振周波数の変化を説明す
るためのシミュレーション図である。なお、図５のシミ
ュレーション図では、シミュレーションを容易にするた
めに図１の構成から副ＤＲ２とビス１２とを省いてい
る。副ＤＲ２を省いているので、この電圧制御発振器で
は金属カバー１１のＤＲ１に対する影響はないものと考
えてよい。従って、圧電素子３の伸縮による発振周波数
の変化は、ＤＲ１と金属ケース１０の内側底辺との間隔
（距離）Ｙによる変化と、ＤＲ１と上記マイクロストリ
ップ線路との結合量の変化によるものと考えてよい。
素子３のみによる発振周波数の変化について詳細に説明
する。図５は厚さの異なる圧電素子３の各各の伸縮に対
する図１の電圧制御発振器の発振周波数の変化を説明す
るためのシミュレーション図である。なお、図５のシミ
ュレーション図では、シミュレーションを容易にするた
めに図１の構成から副ＤＲ２とビス１２とを省いてい
る。副ＤＲ２を省いているので、この電圧制御発振器で
は金属カバー１１のＤＲ１に対する影響はないものと考
えてよい。従って、圧電素子３の伸縮による発振周波数
の変化は、ＤＲ１と金属ケース１０の内側底辺との間隔
（距離）Ｙによる変化と、ＤＲ１と上記マイクロストリ
ップ線路との結合量の変化によるものと考えてよい。
【００３１】図５の例では、ＤＲ１の下面（一面）と金
属ケース１０の内側底面との間隔Ｙが１．２ｍｍの場
合，圧電素子３の伸縮による周波数変化は約４００ＭＨ
ｚ／ｍｍ、圧電素子３の厚さｔが１．８ｍｍの場合，約
２００ＭＨｚ／ｍｍ、２．４ｍｍの場合，約１００ＭＨ
ｚ／ｍｍの周波数変化，つまり周波数変調感度を持つ。
また、圧電素子３の伸縮厚さの変化Δｔは数十μｍ程度
の微少変化であるので、図１及び図５の電圧制御発振器
の発振周波数は、圧電素子３の伸縮によるＤＲ１と副Ｄ
Ｒ２間の距離Ｘの変化に対し直線的に変化すると考えて
よい。
属ケース１０の内側底面との間隔Ｙが１．２ｍｍの場
合，圧電素子３の伸縮による周波数変化は約４００ＭＨ
ｚ／ｍｍ、圧電素子３の厚さｔが１．８ｍｍの場合，約
２００ＭＨｚ／ｍｍ、２．４ｍｍの場合，約１００ＭＨ
ｚ／ｍｍの周波数変化，つまり周波数変調感度を持つ。
また、圧電素子３の伸縮厚さの変化Δｔは数十μｍ程度
の微少変化であるので、図１及び図５の電圧制御発振器
の発振周波数は、圧電素子３の伸縮によるＤＲ１と副Ｄ
Ｒ２間の距離Ｘの変化に対し直線的に変化すると考えて
よい。
【００３２】上述のとおり、図１の実施の形態による電
圧制御発振器は、圧電素子３の伸縮によって、約１００
ＭＨｚ／ｍｍ乃至約４００ＭＨｚ／ｍｍ，平均約２５０
ＭＨｚのの周波数変化をさせることができる。これは図
６に示した従来技術の約５倍の周波数変化率であり、図
１の実施の形態による電圧制御発振器が優れた周波数変
調感度を持つ誘電体共振器制御型の電圧制御発振器であ
ることが分かる。また、この電圧制御発振器は機械的同
調機構によって広い周波数範囲で発振する低位相雑音の
発振器としても有用である。
圧制御発振器は、圧電素子３の伸縮によって、約１００
ＭＨｚ／ｍｍ乃至約４００ＭＨｚ／ｍｍ，平均約２５０
ＭＨｚのの周波数変化をさせることができる。これは図
６に示した従来技術の約５倍の周波数変化率であり、図
１の実施の形態による電圧制御発振器が優れた周波数変
調感度を持つ誘電体共振器制御型の電圧制御発振器であ
ることが分かる。また、この電圧制御発振器は機械的同
調機構によって広い周波数範囲で発振する低位相雑音の
発振器としても有用である。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明による電圧制
御発振器は、金属ケースに収容されると共に円筒状ある
いは円板状のＴＥ01δモード誘電体共振器（ＤＲ）を発
振回路の共振素子として用いる電圧制御発振器におい
て、前記ＤＲの一面側が、制御電圧に応答して伸縮する
と共に一端が前記金属ケース内に固定された圧電素子を
介して前記金属ケース内に保持されており、一面が前記
ＤＲの他面との間隔の変更及び固定が可能な副ＤＲを備
えるので、機械的同調機構によって広い周波数範囲で発
振する低位相雑音の特性を維持しながら，従来の誘電体
共振器制御型の電圧制御発振器より遥かに広い周波数同
調範囲で発振させることができるという効果がある。
御発振器は、金属ケースに収容されると共に円筒状ある
いは円板状のＴＥ01δモード誘電体共振器（ＤＲ）を発
振回路の共振素子として用いる電圧制御発振器におい
て、前記ＤＲの一面側が、制御電圧に応答して伸縮する
と共に一端が前記金属ケース内に固定された圧電素子を
介して前記金属ケース内に保持されており、一面が前記
ＤＲの他面との間隔の変更及び固定が可能な副ＤＲを備
えるので、機械的同調機構によって広い周波数範囲で発
振する低位相雑音の特性を維持しながら，従来の誘電体
共振器制御型の電圧制御発振器より遥かに広い周波数同
調範囲で発振させることができるという効果がある。
【００３４】また、本発明による電圧制御発振器の発振
周波数調整方法は、上記電圧制御発振器とほぼ同様の構
成により、機械的同調機構によって広い周波数範囲で発
振させ、電気的同調回路により、従来より遥かに広い範
囲で発振周波数を調整できるという効果がある。
周波数調整方法は、上記電圧制御発振器とほぼ同様の構
成により、機械的同調機構によって広い周波数範囲で発
振させ、電気的同調回路により、従来より遥かに広い範
囲で発振周波数を調整できるという効果がある。
【図１】本発明による電圧制御発振器の実施の形態の要
部断面図である。
部断面図である。
【図２】図１の実施の形態におけるＤＲ１と副ＤＲ２と
の距離が異なるときの圧電素子３の伸縮に対する電圧制
御発振器の発振周波数の変化を示す図である。
の距離が異なるときの圧電素子３の伸縮に対する電圧制
御発振器の発振周波数の変化を示す図である。
【図３】図１の実施の形態による電圧制御発振器の発振
周波数特性を説明するための要部断面図である。
周波数特性を説明するための要部断面図である。
【図４】図３に示し電圧制御発振器のＤＲ１とＤＲ２と
の距離に対する発振周波数の変化を示すシミュレーショ
ン図である。
の距離に対する発振周波数の変化を示すシミュレーショ
ン図である。
【図５】厚さの異なる圧電素子の各各の伸縮に対する図
１の電圧制御発振器の発振周波数の変化を説明するため
のシミュレーション図である。
１の電圧制御発振器の発振周波数の変化を説明するため
のシミュレーション図である。
【図６】従来技術による電圧制御発振器の要部断面図で
ある。
ある。
【図７】図６に示した電圧制御発振器のＤＲ１と金属板
６との距離に対する発振周波数の変化を示す図である。
６との距離に対する発振周波数の変化を示す図である。
１ ＤＲ ２ 副ＤＲ ３，３Ａ 圧電素子 ４ マイクロストリップ基板 ５，５Ａ 支持台 ６ 金属板 １０，１０Ａ 金属ケース １１，１１Ａ 金属カバー １２ ビス
Claims (7)
- 【請求項１】 金属ケースに収容されると共に円筒状あ
るいは円板状のＴＥ01δモード誘電体共振器（以下、Ｄ
Ｒと略称する）を発振回路の共振素子として用いる電圧
制御発振器において、 前記ＤＲの一面側が、制御電圧に応答して伸縮すると共
に一端が前記金属ケース内に固定された圧電素子を介し
て前記金属ケース内に保持されており、 一面が前記ＤＲの他面との間隔の変更及び固定が可能な
副ＤＲを備えることを特徴とする電圧制御発振器。 - 【請求項２】 前記ＤＲの一面と前記圧電素子の他端と
の間に石英ブロックの誘電体支持台をさらに備えること
を特徴とする請求項１記載の電圧制御発振器。 - 【請求項３】 前記副ＤＲが、前記ＤＲを介して前記発
振回路に結合されていることを特徴とする請求項１記載
の電圧制御発振器。 - 【請求項４】 前記副ＤＲの他面が、前記金属ケースの
カバーに配置したビスに保持されると共に前記ビスの前
記金属ケース内への挿入長の変化又は固定によって前記
ＤＲの他面との間隔の変更及び固定を行うことを特徴と
する請求項１及び２記載の電圧制御発振器。 - 【請求項５】 金属ケースに収容されると共にＴＥ01δ
モード誘電体共振器（以下、ＤＲと略称する）を発振回
路の主共振素子として用いる電圧制御発振器の発振周波
数調整方法であって、 制御電圧に応答して伸縮すると共に一端が前記金属ケー
ス内に固定された圧電素子を介して前記ＤＲを前記金属
ケース内に保持しておき、 前記ＤＲの一面に対向して配置した副ＤＲの一面と前記
ＤＲの一面との間隔を変更することによって発振周波数
を大きく変え、 前記圧電素子に印可する前記制御電圧の変化によって前
記発振周波数を微調することを特徴とする電圧制御発振
器の発振周波数調整方法。 - 【請求項６】 前記ＤＲの他面と前記圧電素子の他端と
の間に低誘電率及び低損失の誘電体支持台を挿入して前
記ＤＲを含む共振素子のＱの劣化を軽減させることを特
徴とする請求項５記載の電圧制御発振器の発振周波数調
整方法。 - 【請求項７】 前記副ＤＲの位置制御が、前記金属ケー
スのカバーに保持すると共に先端部を前記副ＤＲの他面
部に固定したビスの前記金属ケースへの挿入長制御によ
って行われることを特徴とする請求項５及び６記載の電
圧制御発振器の発振周波数調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33663999A JP2001156546A (ja) | 1999-11-26 | 1999-11-26 | 電圧制御発振器及びその発振周波数調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33663999A JP2001156546A (ja) | 1999-11-26 | 1999-11-26 | 電圧制御発振器及びその発振周波数調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001156546A true JP2001156546A (ja) | 2001-06-08 |
Family
ID=18301256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33663999A Pending JP2001156546A (ja) | 1999-11-26 | 1999-11-26 | 電圧制御発振器及びその発振周波数調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001156546A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101877427A (zh) * | 2010-07-02 | 2010-11-03 | 深圳市大富科技股份有限公司 | 通信设备、腔体滤波器、谐振管及其制造方法 |
| WO2017006516A1 (ja) * | 2015-07-07 | 2017-01-12 | 日本電気株式会社 | 帯域通過フィルタ及びその制御方法 |
-
1999
- 1999-11-26 JP JP33663999A patent/JP2001156546A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101877427A (zh) * | 2010-07-02 | 2010-11-03 | 深圳市大富科技股份有限公司 | 通信设备、腔体滤波器、谐振管及其制造方法 |
| WO2012000447A1 (zh) * | 2010-07-02 | 2012-01-05 | 深圳市大富科技股份有限公司 | 通信设备、腔体滤波器、谐振管及其制造方法 |
| WO2017006516A1 (ja) * | 2015-07-07 | 2017-01-12 | 日本電気株式会社 | 帯域通過フィルタ及びその制御方法 |
| US10559865B2 (en) | 2015-07-07 | 2020-02-11 | Nec Corporation | Band pass filter comprising sets of first and second dielectric resonators disposed within a housing, where the first and second dielectric resonators have an adjustable interval there between |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7511870B2 (en) | Highly tunable low-impedance capacitive micromechanical resonators, oscillators, and processes relating thereto | |
| Hsu et al. | Mechanically temperature-compensated flexural-mode micromechanical resonators | |
| Weinstein et al. | Internal dielectric transduction in bulk-mode resonators | |
| US9083308B2 (en) | MEMS device | |
| US20130154754A1 (en) | Tuning of mems oscillator | |
| US6891454B1 (en) | Switch | |
| JP2020532929A (ja) | 周波数基準発振器デバイス、および周波数基準信号を安定させる方法 | |
| US6605849B1 (en) | MEMS analog frequency divider | |
| JP4121502B2 (ja) | マイクロ共振装置、マイクロフィルタ装置、マイクロ発振器および無線通信機器 | |
| Kourani et al. | A Tunable Low-Power Oscillator Based on High-$ Q $ Lithium Niobate MEMS Resonators and 65-nm CMOS | |
| EP0483358B1 (en) | Ultra thin quartz crystal filter element of multiple mode | |
| Kourani et al. | A wideband oscillator exploiting multiple resonances in lithium niobate MEMS resonator | |
| US6741147B2 (en) | Method and apparatus for adjusting the resonant frequency of a thin film resonator | |
| JP2001156546A (ja) | 電圧制御発振器及びその発振周波数調整方法 | |
| CN111052605B (zh) | 炉控频率基准振荡器及其制作方法 | |
| Hsu et al. | Low phase noise 70 MHz micromechanical reference oscillators | |
| Lee et al. | Electrostatic-tuning of hermetically encapsulated composite resonator | |
| JPH1070416A (ja) | 集積化された電子装置 | |
| US6965274B2 (en) | Thin film bulk acoustic resonator for controlling resonance frequency and voltage controlled oscillator using the same | |
| JP2005072757A (ja) | マイクロ電気機械システムの共振器およびその駆動方法 | |
| JP2005059128A (ja) | マイクロ電気機械システムの共振器およびその動作方法 | |
| CN117595793A (zh) | 振荡器及锁相环 | |
| JPS62258504A (ja) | マイクロ波発振器 | |
| JP2903399B2 (ja) | 圧電フィルタの周波数調整方法 | |
| Mattila et al. | Silicon micromechanical resonators for RF-applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030128 |