JP2001284962A - マイクロ波電圧制御発振器 - Google Patents
マイクロ波電圧制御発振器Info
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- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/18—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance
- H03B5/1841—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance the frequency-determining element being a strip line resonator
- H03B5/1847—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance the frequency-determining element being a strip line resonator the active element in the amplifier being a semiconductor device
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- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 変調リニアリティ値を改善することにより、
衝突防止用レーダに適用可能なマイクロ波電圧制御発振
器を得ることを目的とする。 【解決手段】 ストリップ状共振器１の片方の端子に外
部出力端子６を備えた負性抵抗回路５を接続し、もう一
方の端子に容量１’を介して可変容量ダイオード２のア
ノードを接続し、さらに、可変容量ダイオード２のカソ
ードを接地し、かつ、可変容量ダイオード２のアノード
に高インピーダンスのストリップ状線路３を接続し、ス
トリップ状線路３のもう一方の端子を発振周波数に対し
て十分に低インピーダンスの容量４を介して接地する。
衝突防止用レーダに適用可能なマイクロ波電圧制御発振
器を得ることを目的とする。 【解決手段】 ストリップ状共振器１の片方の端子に外
部出力端子６を備えた負性抵抗回路５を接続し、もう一
方の端子に容量１’を介して可変容量ダイオード２のア
ノードを接続し、さらに、可変容量ダイオード２のカソ
ードを接地し、かつ、可変容量ダイオード２のアノード
に高インピーダンスのストリップ状線路３を接続し、ス
トリップ状線路３のもう一方の端子を発振周波数に対し
て十分に低インピーダンスの容量４を介して接地する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車レーダ等の
ような狭帯域変調用のマイクロ波電圧制御発振器に関す
るものであり、特に、周波数変調リニアリティの改善を
実現可能なマイクロ波制御発振器に関するものである。
ような狭帯域変調用のマイクロ波電圧制御発振器に関す
るものであり、特に、周波数変調リニアリティの改善を
実現可能なマイクロ波制御発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】以下、従来のマイクロ波電圧制御発振器
について説明する。図８は、一般的なマイクロ波電圧制
御発振器の原理構成を示す図である。図８において、６
１は負性抵抗素子（回路）であり、６２は共振器回路で
あり、６３は可変容量ダイオードであり、このマイクロ
波電圧制御発振器は、一般的に最もよく知られる、可変
容量ダイオードと負性抵抗とを組み合わせたものであ
る。
について説明する。図８は、一般的なマイクロ波電圧制
御発振器の原理構成を示す図である。図８において、６
１は負性抵抗素子（回路）であり、６２は共振器回路で
あり、６３は可変容量ダイオードであり、このマイクロ
波電圧制御発振器は、一般的に最もよく知られる、可変
容量ダイオードと負性抵抗とを組み合わせたものであ
る。
【０００３】具体的にいうと、このマイクロ波電圧制御
発振器は、基準点Ａ−Ａ’からみた共振器回路６２側の
インピーダンスをＺRとし、負性抵抗素子側のインピー
ダンスをＺNとすると、下記の式（１）が成立する場合
に安定的に発振する。 Ｒｅ｛ＺR＋ＺN｝＜０ Ｉｍ｛ＺR＋ＺN｝＝０ …（１） ｄ｛ＺR＋ＺN｝／ｄω＞０ ただし、ωは角周波数である。
発振器は、基準点Ａ−Ａ’からみた共振器回路６２側の
インピーダンスをＺRとし、負性抵抗素子側のインピー
ダンスをＺNとすると、下記の式（１）が成立する場合
に安定的に発振する。 Ｒｅ｛ＺR＋ＺN｝＜０ Ｉｍ｛ＺR＋ＺN｝＝０ …（１） ｄ｛ＺR＋ＺN｝／ｄω＞０ ただし、ωは角周波数である。
【０００４】また、上記マイクロ波電圧制御発振器にお
いて、基準点Ｂ−Ｂ’からみた可変容量ダイオード６３
（容量ＣV）のインピーダンスを１／ｊωＣVとし、共振
器回路６２側のインピーダンスをＲT−ｊωＬTとする
と、この発振器の発振周波数ｆ OSCは、式（２）のよう
に表すことができる。 ｆOSC＝１／［２π（ＬTＣV）1/2］ …（２）
いて、基準点Ｂ−Ｂ’からみた可変容量ダイオード６３
（容量ＣV）のインピーダンスを１／ｊωＣVとし、共振
器回路６２側のインピーダンスをＲT−ｊωＬTとする
と、この発振器の発振周波数ｆ OSCは、式（２）のよう
に表すことができる。 ｆOSC＝１／［２π（ＬTＣV）1/2］ …（２）
【０００５】ここで、周波数の可変範囲が非常に狭く、
すべての周波数可変範囲でＬTが一定とみなせる場合に
は、容量ＣVが制御電圧の２乗に反比例する場合に、制
御電圧に比例した発信周波数を得ることができる。
すべての周波数可変範囲でＬTが一定とみなせる場合に
は、容量ＣVが制御電圧の２乗に反比例する場合に、制
御電圧に比例した発信周波数を得ることができる。
【０００６】しかしながら、容量ＣVが電圧制御に対し
て２乗に反比例する可変容量ダイオードは市場になく、
また、マイクロ波以上の周波数で動作可能な特殊なダイ
オードについては、たとえ存在した場合においても入手
が困難となる。そのため、Ｌ Tが一定の条件かで上記の
ような線形電圧制御発振器は実現されていない。
て２乗に反比例する可変容量ダイオードは市場になく、
また、マイクロ波以上の周波数で動作可能な特殊なダイ
オードについては、たとえ存在した場合においても入手
が困難となる。そのため、Ｌ Tが一定の条件かで上記の
ような線形電圧制御発振器は実現されていない。
【０００７】図９は、上記従来のマイクロ波電圧制御発
振器の回路構成を示す図であり、６４が前述した先端短
絡高インピーダンス１／４波長線路である。この場合、
その１／４波長線路は、発振周波数でインピーダンスが
無限大となり、マイクロ波の動作には関与しない。した
がって、可変容量ダイオードの電圧−容量特性が周波数
変調の線形性（リニアリティ）を決定することになる。
振器の回路構成を示す図であり、６４が前述した先端短
絡高インピーダンス１／４波長線路である。この場合、
その１／４波長線路は、発振周波数でインピーダンスが
無限大となり、マイクロ波の動作には関与しない。した
がって、可変容量ダイオードの電圧−容量特性が周波数
変調の線形性（リニアリティ）を決定することになる。
【０００８】図１０は、図９に示す従来のマイクロ波電
圧制御発振器の可変周波数特性および周波数変調の線形
性（％表示）を示す図である。詳細には、図１０（ａ）
が発振周波数−制御電圧特性を表し、図１０（ｂ）が周
波数変調の線形性を表す。
圧制御発振器の可変周波数特性および周波数変調の線形
性（％表示）を示す図である。詳細には、図１０（ａ）
が発振周波数−制御電圧特性を表し、図１０（ｂ）が周
波数変調の線形性を表す。
【０００９】ここで、周波数変調の線形性（線形性指
数）は、図１０（ａ）に示す発振周波数−制御電圧特性
により規定され、たとえば、周波数変調幅Ｗの両端を結
ぶ直線と図示の周波数との最大のずれをΔＷとすると、
１００×ΔＷ／Ｗ（％）で表すことができる。具体的に
いうと、図１０（ｂ）に示すように、線形性指数は２０
％以上となる。
数）は、図１０（ａ）に示す発振周波数−制御電圧特性
により規定され、たとえば、周波数変調幅Ｗの両端を結
ぶ直線と図示の周波数との最大のずれをΔＷとすると、
１００×ΔＷ／Ｗ（％）で表すことができる。具体的に
いうと、図１０（ｂ）に示すように、線形性指数は２０
％以上となる。
【００１０】これは、通信用の固定周波数発振器には影
響を与えないが、たとえば、衝突防止レーダのように、
周波数変調された信号を送受信して車間距離を測定する
機器においては、測定結果の精度を大幅に劣化させる値
を示している。すなわち、何らかの周波数リニアライザ
ーによって精度を向上させようとした場合においても、
線形性指数が大きすぎて、その効果が得られない。ただ
し、衝突防止用レーダは、周波数変調幅が発振周波数に
対して無視できるほどに小さく、ほぼ固定周波数を考え
られる。
響を与えないが、たとえば、衝突防止レーダのように、
周波数変調された信号を送受信して車間距離を測定する
機器においては、測定結果の精度を大幅に劣化させる値
を示している。すなわち、何らかの周波数リニアライザ
ーによって精度を向上させようとした場合においても、
線形性指数が大きすぎて、その効果が得られない。ただ
し、衝突防止用レーダは、周波数変調幅が発振周波数に
対して無視できるほどに小さく、ほぼ固定周波数を考え
られる。
【００１１】つぎに、従来の線形マイクロ波電圧制御発
振器について具体例をあげて詳細に説明する。図１１
は、特開平８−２８８７１５号公報に記載されたマイク
ロ波電圧制御発振器（高周波機器）の構成を示す図であ
る。図１１において、３１は共振回路であり、３２は容
量（キャパシタ）であり、３３は負性抵抗回路（増幅回
路）である。
振器について具体例をあげて詳細に説明する。図１１
は、特開平８−２８８７１５号公報に記載されたマイク
ロ波電圧制御発振器（高周波機器）の構成を示す図であ
る。図１１において、３１は共振回路であり、３２は容
量（キャパシタ）であり、３３は負性抵抗回路（増幅回
路）である。
【００１２】また、共振回路３１において、４７は主共
振線路であり、４８は直流素子容量であり、４９は電圧
の２乗に反比例する可変容量ダイオードであり、５２は
可変容量ダイオード４９の２乗特性を線形特性に補正す
るためのストリップ線路５０とキャパシタ５１との直列
接続であり、５３はストリップ線路５０の補正効果をさ
らに向上させるためのストリップ線路であり、５４は端
子であり、５５はキャパシタである。また、負性抵抗回
路３３において、３４はトランジスタであり、３５，３
６，３７，３８は抵抗であり、３９，４０，４１，４
２，４３はキャパシタであり、４４はコイルであり、４
５，４６は端子である。
振線路であり、４８は直流素子容量であり、４９は電圧
の２乗に反比例する可変容量ダイオードであり、５２は
可変容量ダイオード４９の２乗特性を線形特性に補正す
るためのストリップ線路５０とキャパシタ５１との直列
接続であり、５３はストリップ線路５０の補正効果をさ
らに向上させるためのストリップ線路であり、５４は端
子であり、５５はキャパシタである。また、負性抵抗回
路３３において、３４はトランジスタであり、３５，３
６，３７，３８は抵抗であり、３９，４０，４１，４
２，４３はキャパシタであり、４４はコイルであり、４
５，４６は端子である。
【００１３】上記のように構成されるマイクロ波電圧制
御発振器では、たとえば、共振回路３１に分布定数線路
としてストリップ線路を用いかつ周波数可変範囲が広い
ような場合に、ＬTが周波数に対して直線的に変化する
ため、容量ＣVが電圧の２乗に反比例する場合でも、発
振周波数が制御電圧に比例しない。そのため、ここで
は、可変容量ダイオード４９の容量が、印加される電圧
に対して直線的に変化するように、補正回路（ストリッ
プ線路５０，ストリップ線路５３に相当）を組み込んで
いる。また、このマイクロ波電圧制御発振器は、広い周
波数帯域で発振周波数を変調するため、ストリップ線路
５０および５３の長さを、それぞれ１／１０波長〜１／
２０波長、３／１６波長〜５／１６波長と定めている。
御発振器では、たとえば、共振回路３１に分布定数線路
としてストリップ線路を用いかつ周波数可変範囲が広い
ような場合に、ＬTが周波数に対して直線的に変化する
ため、容量ＣVが電圧の２乗に反比例する場合でも、発
振周波数が制御電圧に比例しない。そのため、ここで
は、可変容量ダイオード４９の容量が、印加される電圧
に対して直線的に変化するように、補正回路（ストリッ
プ線路５０，ストリップ線路５３に相当）を組み込んで
いる。また、このマイクロ波電圧制御発振器は、広い周
波数帯域で発振周波数を変調するため、ストリップ線路
５０および５３の長さを、それぞれ１／１０波長〜１／
２０波長、３／１６波長〜５／１６波長と定めている。
【００１４】ここで、ストリップ線路５０について説明
する。上記マイクロ波電圧制御発振器においては、この
ストリップ線路５０がない場合、制御電圧が低いところ
では電圧を少し変化させるだけで上記可変容量が急峻に
変化し、その結果として発振周波数が急激に変化する。
そして、制御電圧が高いところでは、電圧の変化に対し
て発振周波数がゆるやかに変化する。
する。上記マイクロ波電圧制御発振器においては、この
ストリップ線路５０がない場合、制御電圧が低いところ
では電圧を少し変化させるだけで上記可変容量が急峻に
変化し、その結果として発振周波数が急激に変化する。
そして、制御電圧が高いところでは、電圧の変化に対し
て発振周波数がゆるやかに変化する。
【００１５】一方、このストリップ線路５０がある場合
には、このストリップ線路５０がそのインピーダンスを
急激に変化させてしまう結果、発振周波数がゆるやかに
しか大きくならず、それに伴って、発振周波数が制御電
圧の増加に対して直線的に変化することとなる。なお、
上記「インピーダンスを急激に変化させてしまう結果」
を満足するためには、異なる周波数で補正用回路のイン
ピーダンスが大きな変化を持つことが重要であるため、
ここでは特に、周波数に対して大きなインピーダンス変
化を発生させる直列接続５２を可変容量ダイオード４９
と並列に接続する。
には、このストリップ線路５０がそのインピーダンスを
急激に変化させてしまう結果、発振周波数がゆるやかに
しか大きくならず、それに伴って、発振周波数が制御電
圧の増加に対して直線的に変化することとなる。なお、
上記「インピーダンスを急激に変化させてしまう結果」
を満足するためには、異なる周波数で補正用回路のイン
ピーダンスが大きな変化を持つことが重要であるため、
ここでは特に、周波数に対して大きなインピーダンス変
化を発生させる直列接続５２を可変容量ダイオード４９
と並列に接続する。
【００１６】このように、従来のマイクロ波電圧制御発
振器では、可変容量ダイオード４９の容量が印加電圧に
対して直線的に変化するように補正回路（ストリップ線
路５０，ストリップ線路５３）を組み込み、さらに、ス
トリップ線路５０および５３の長さを、それぞれ１／１
０波長〜１／２０波長、３／１６波長〜５／１６波長と
定めることで、広い周波数帯域で発振周波数を線形に変
調している。
振器では、可変容量ダイオード４９の容量が印加電圧に
対して直線的に変化するように補正回路（ストリップ線
路５０，ストリップ線路５３）を組み込み、さらに、ス
トリップ線路５０および５３の長さを、それぞれ１／１
０波長〜１／２０波長、３／１６波長〜５／１６波長と
定めることで、広い周波数帯域で発振周波数を線形に変
調している。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、衝突防
止用レーダにおいては、たとえば、３８ＧＨｚ帯で５０
ＭＨｚ程度の周波数変調をおこない、これを２逓倍した
７６ＧＨｚ帯の周波数変調波を送受信し、ターゲットと
の距離を測定する。この場合、固定周波数と比較して大
きな差がなくなるため、インピーダンスを急激に変化さ
せるための周波数変化幅が存在せず、具体的にいうと、
非帯域が０．３％程度の非常に狭い周波数帯域となり、
前述した補正回路の機能が使えない、という問題があっ
た。
止用レーダにおいては、たとえば、３８ＧＨｚ帯で５０
ＭＨｚ程度の周波数変調をおこない、これを２逓倍した
７６ＧＨｚ帯の周波数変調波を送受信し、ターゲットと
の距離を測定する。この場合、固定周波数と比較して大
きな差がなくなるため、インピーダンスを急激に変化さ
せるための周波数変化幅が存在せず、具体的にいうと、
非帯域が０．３％程度の非常に狭い周波数帯域となり、
前述した補正回路の機能が使えない、という問題があっ
た。
【００１８】また、上記固定周波数に近い動作におい
て、可変容量ダイオードの容量ＣVの補正値ＣMを電圧に
対して線形に変化させる従来のマイクロ波電圧制御発振
器では、前述の式（２）から明らかなように（式（２）
のＣVをＣMに置き換える）、ＬTがほぼ固定値であるか
ら、発振周波数ｆOSCが電圧の−１／２乗に比例する可
変周波数特性になる。この場合、変調リニアリティ値
（一定変調幅での変調感度の変化量率において、変調リ
ニアリティ値が０％に近いほど、発振周波数の電圧依存
性が直線に近い）は、２０％以上になるため、衝突防止
レーダ用の電圧制御発振器としては不適切となる、とい
う問題があった。
て、可変容量ダイオードの容量ＣVの補正値ＣMを電圧に
対して線形に変化させる従来のマイクロ波電圧制御発振
器では、前述の式（２）から明らかなように（式（２）
のＣVをＣMに置き換える）、ＬTがほぼ固定値であるか
ら、発振周波数ｆOSCが電圧の−１／２乗に比例する可
変周波数特性になる。この場合、変調リニアリティ値
（一定変調幅での変調感度の変化量率において、変調リ
ニアリティ値が０％に近いほど、発振周波数の電圧依存
性が直線に近い）は、２０％以上になるため、衝突防止
レーダ用の電圧制御発振器としては不適切となる、とい
う問題があった。
【００１９】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、従来技術と比較して変調リニアリティ値を改善す
ることにより、衝突防止用レーダに適用可能なマイクロ
波電圧制御発振器を得ることを目的とする。
って、従来技術と比較して変調リニアリティ値を改善す
ることにより、衝突防止用レーダに適用可能なマイクロ
波電圧制御発振器を得ることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明にかかるマイクロ波電圧
制御発振器にあっては、ストリップ状共振器の片方の端
子に外部出力端子を備えた負性抵抗回路を接続し、もう
一方の端子に第１の容量を介して可変容量ダイオードの
アノードを接続し、さらに、前記可変容量ダイオードの
カソードを接地し、かつ、前記可変容量ダイオードのア
ノードに高インピーダンスのストリップ状線路を接続
し、前記ストリップ状線路のもう一方の端子を発振周波
数に対して十分に低インピーダンスの第２の容量を介し
て接地する、構成とし、前記ストリップ状線路の長さ
を、１／４波長〜１／１４波長の範囲に設定する。
目的を達成するために、本発明にかかるマイクロ波電圧
制御発振器にあっては、ストリップ状共振器の片方の端
子に外部出力端子を備えた負性抵抗回路を接続し、もう
一方の端子に第１の容量を介して可変容量ダイオードの
アノードを接続し、さらに、前記可変容量ダイオードの
カソードを接地し、かつ、前記可変容量ダイオードのア
ノードに高インピーダンスのストリップ状線路を接続
し、前記ストリップ状線路のもう一方の端子を発振周波
数に対して十分に低インピーダンスの第２の容量を介し
て接地する、構成とし、前記ストリップ状線路の長さ
を、１／４波長〜１／１４波長の範囲に設定する。
【００２１】これによって、上記構成を用い、さらに、
ストリップ状線路の線路長を１／４波長〜１／１４波長
とすることで、たとえば、ダイオードのみで周波数制御
をおこなう場合と比較して、大幅に周波数変調の線形性
を改善することができる。
ストリップ状線路の線路長を１／４波長〜１／１４波長
とすることで、たとえば、ダイオードのみで周波数制御
をおこなう場合と比較して、大幅に周波数変調の線形性
を改善することができる。
【００２２】また、前記可変容量ダイオードに、等化的
に前記ストリップ状線路から得られる負のアドミッタン
スが接続されていることを利用し、前記可変容量ダイオ
ードの容量と前記アドミッタンスとの和が制御電圧の１
／２乗に反比例するように、前記ストリップ状線路の長
さを決定することによって、可変容量ダイオードの容量
と前記アドミッタンスとの和が制御電圧の１／２乗に反
比例するようにストリップ状線路の長さを決定すること
で、従来の線形性指数を大幅に改善することができる。
また、線形性指数の大幅な改善により、リニアライザー
の適用を容易にすることができるため、衝突防止レーダ
用発振器を効果的に実現することができる。
に前記ストリップ状線路から得られる負のアドミッタン
スが接続されていることを利用し、前記可変容量ダイオ
ードの容量と前記アドミッタンスとの和が制御電圧の１
／２乗に反比例するように、前記ストリップ状線路の長
さを決定することによって、可変容量ダイオードの容量
と前記アドミッタンスとの和が制御電圧の１／２乗に反
比例するようにストリップ状線路の長さを決定すること
で、従来の線形性指数を大幅に改善することができる。
また、線形性指数の大幅な改善により、リニアライザー
の適用を容易にすることができるため、衝突防止レーダ
用発振器を効果的に実現することができる。
【００２３】また、前記可変容量ダイオードに、等化的
に前記ストリップ状線路から得られる負のアドミッタン
スが接続されていることを利用し、前記可変容量ダイオ
ードの容量と前記アドミッタンスとの和が制御電圧の１
乗〜２乗に反比例するように、前記ストリップ状線路の
長さを決定することによって、制御電圧の１／２乗に反
比例する可変容量ダイオードを用いるマイクロ波電圧制
御発振器と比較して、２倍の線路長が使用できる。ま
た、ストリップ状線路の線路長が短くなりすぎることに
よる設計性および再現性の低下を防止することができ
る。
に前記ストリップ状線路から得られる負のアドミッタン
スが接続されていることを利用し、前記可変容量ダイオ
ードの容量と前記アドミッタンスとの和が制御電圧の１
乗〜２乗に反比例するように、前記ストリップ状線路の
長さを決定することによって、制御電圧の１／２乗に反
比例する可変容量ダイオードを用いるマイクロ波電圧制
御発振器と比較して、２倍の線路長が使用できる。ま
た、ストリップ状線路の線路長が短くなりすぎることに
よる設計性および再現性の低下を防止することができ
る。
【００２４】また、前記ストリップ状線路の長さを１／
４波長に固定し、使用する可変容量ダイオードの特性に
応じた所定の位置で、前記ストリップ状線路を接地する
ことによって、ストリップ状線路の線路長を１／４波長
に固定し、さらに、ストリップ状線路を任意の位置で接
地する構成とすることで、可変容量ダイオードの種類を
限定することなく、かつ可変容量ダイオードのＣV特性
のばらつきを吸収するように微調整をおこなうことがで
きるため、さらに大幅に周波数変調の線形性を改善する
ことができる。
４波長に固定し、使用する可変容量ダイオードの特性に
応じた所定の位置で、前記ストリップ状線路を接地する
ことによって、ストリップ状線路の線路長を１／４波長
に固定し、さらに、ストリップ状線路を任意の位置で接
地する構成とすることで、可変容量ダイオードの種類を
限定することなく、かつ可変容量ダイオードのＣV特性
のばらつきを吸収するように微調整をおこなうことがで
きるため、さらに大幅に周波数変調の線形性を改善する
ことができる。
【００２５】また、前記可変容量ダイオードとして、シ
ョットキーダイオードまたはＦＥＴダイオードを用いる
ことによって、ショットキーダイオードまたはＦＥＴダ
イオードを用いた場合においても、従来と比較して、大
幅に周波数変調の線形性を改善することができる。
ョットキーダイオードまたはＦＥＴダイオードを用いる
ことによって、ショットキーダイオードまたはＦＥＴダ
イオードを用いた場合においても、従来と比較して、大
幅に周波数変調の線形性を改善することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかるマイクロ
波電圧制御発振器の実施の形態を図面に基づいて詳細に
説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定
されるものではない。
波電圧制御発振器の実施の形態を図面に基づいて詳細に
説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定
されるものではない。
【００２７】図１は、本発明にかかるマイクロ波電圧制
御発振器の実施の形態１の構成を示す図である。図１に
おいて、１はストリップ状共振器であり、２は可変容量
ダイオードであり、３はストリップ状線路であり、１’
および４は容量（キャパシタ）であり、５は負性抵抗回
路であり、６は発振器の出力端子であり、１１は可変容
量ダイオードへの電圧印加端子である。
御発振器の実施の形態１の構成を示す図である。図１に
おいて、１はストリップ状共振器であり、２は可変容量
ダイオードであり、３はストリップ状線路であり、１’
および４は容量（キャパシタ）であり、５は負性抵抗回
路であり、６は発振器の出力端子であり、１１は可変容
量ダイオードへの電圧印加端子である。
【００２８】このマイクロ波電圧制御発振器は、ストリ
ップ状共振器１の片方の端子に負性抵抗回路５を接続
し、もう一方の端子に容量１’を介して可変容量ダイオ
ード２のアノードを接続する。そして、可変容量ダイオ
ードのカソードを接地し、かつ可変容量ダイオード２の
アノードに高インピーダンスのストリップ状線路３を接
続し、さらにストリップ状線路３のもう一方の端子を発
振周波数に対して十分に低インピーダンスの容量４を介
して接地する。また、ストリップ状線路３の長さを、１
／４波長以下の範囲に設定する。
ップ状共振器１の片方の端子に負性抵抗回路５を接続
し、もう一方の端子に容量１’を介して可変容量ダイオ
ード２のアノードを接続する。そして、可変容量ダイオ
ードのカソードを接地し、かつ可変容量ダイオード２の
アノードに高インピーダンスのストリップ状線路３を接
続し、さらにストリップ状線路３のもう一方の端子を発
振周波数に対して十分に低インピーダンスの容量４を介
して接地する。また、ストリップ状線路３の長さを、１
／４波長以下の範囲に設定する。
【００２９】このように、本実施の形態では、可変容量
ダイオード２とストリップ状線路３とが並列に接続さ
れ、それぞれが接地されているため、可変容量ダイオー
ド２には、等化的に、ストリップ状線路３（長さｌ）か
ら得られる負のアドミッタンス：−１／（ω0Ｚｔａｎ
βｌ）が接続される。なお、固定の発振角周波数をω0
とし、ストリップ状線路３の特性インピーダンスをＺと
し、位相定数をβとする。
ダイオード２とストリップ状線路３とが並列に接続さ
れ、それぞれが接地されているため、可変容量ダイオー
ド２には、等化的に、ストリップ状線路３（長さｌ）か
ら得られる負のアドミッタンス：−１／（ω0Ｚｔａｎ
βｌ）が接続される。なお、固定の発振角周波数をω0
とし、ストリップ状線路３の特性インピーダンスをＺと
し、位相定数をβとする。
【００３０】したがって、容量１’を介してストリップ
状共振器１に接続される容量ＣT（Ｖ）は、式（３）の
ように表すことができる。 ＣT＝ＣV−（１／ω0Ｚｔａｎβｌ） …（３） この式は、後述する図電圧可変容量ＣV（縦軸）−電圧
（横軸）曲線を下方にΔＣだけ平行移動させることを表
す。
状共振器１に接続される容量ＣT（Ｖ）は、式（３）の
ように表すことができる。 ＣT＝ＣV−（１／ω0Ｚｔａｎβｌ） …（３） この式は、後述する図電圧可変容量ＣV（縦軸）−電圧
（横軸）曲線を下方にΔＣだけ平行移動させることを表
す。
【００３１】また、一般的に、可変容量ダイオード２の
容量ＣV（Ｖ）は、式（４）のように表すことができ
る。 ＣV＝ａ／（１−Ｖ）K …（４） ただし、Ｋは正の定数であり、ａは定数である。
容量ＣV（Ｖ）は、式（４）のように表すことができ
る。 ＣV＝ａ／（１−Ｖ）K …（４） ただし、Ｋは正の定数であり、ａは定数である。
【００３２】したがって、上記式に基づいて容量ＣVを
平行移動した場合には、ほぼすべての電圧において定数
Ｋの値を大きくした場合と等化になる。本実施の形態に
おいては、この効果を用いて、容量ＣTを制御電圧Ｖの
２乗に反比例させること、またはそれに近い特性、をス
トリップ状線路３により実現する。なお、狭い周波数帯
域で周波数変調をおこなう場合、角周波数ω0は、一定
としても差し支えなく、さらにすべての変調周波数にお
いて一定値の平行移動が成立するので、周波数補正の必
要がない。
平行移動した場合には、ほぼすべての電圧において定数
Ｋの値を大きくした場合と等化になる。本実施の形態に
おいては、この効果を用いて、容量ＣTを制御電圧Ｖの
２乗に反比例させること、またはそれに近い特性、をス
トリップ状線路３により実現する。なお、狭い周波数帯
域で周波数変調をおこなう場合、角周波数ω0は、一定
としても差し支えなく、さらにすべての変調周波数にお
いて一定値の平行移動が成立するので、周波数補正の必
要がない。
【００３３】以下、ストリップ状線路３の長さを、たと
えば、１／４波長から１／１４波長の範囲に設定した場
合について説明する。たとえば、１／４波長の場合に
は、ΔＣ＝０となって、前述の平行移動が発生しないの
で、可変容量ダイオード２のＣ V特性が制御電圧Ｖの２
乗に反比例する場合に適用でき、一方、１／４波長より
短い場合には、前述の平行移動が発生するので、可変容
量ダイオード２のＣV特性が制御電圧Ｖのｋ乗（１／２
＜ｋ＜２）に反比例する場合に適用できる。また、スト
リップ状線路３の長さｌは、ＣV特性のｋ値に合わせて
設定し、すべての制御電圧範囲において実効的にＣT特
性のｋ値を大きくして周波数の線形性を改善する。
えば、１／４波長から１／１４波長の範囲に設定した場
合について説明する。たとえば、１／４波長の場合に
は、ΔＣ＝０となって、前述の平行移動が発生しないの
で、可変容量ダイオード２のＣ V特性が制御電圧Ｖの２
乗に反比例する場合に適用でき、一方、１／４波長より
短い場合には、前述の平行移動が発生するので、可変容
量ダイオード２のＣV特性が制御電圧Ｖのｋ乗（１／２
＜ｋ＜２）に反比例する場合に適用できる。また、スト
リップ状線路３の長さｌは、ＣV特性のｋ値に合わせて
設定し、すべての制御電圧範囲において実効的にＣT特
性のｋ値を大きくして周波数の線形性を改善する。
【００３４】また、本実施の形態においては、ストリッ
プ状線路３の接地を容量４を介して接続することで、可
変容量ダイオード２に対して無損失かつ安定的に電圧を
供給する。
プ状線路３の接地を容量４を介して接続することで、可
変容量ダイオード２に対して無損失かつ安定的に電圧を
供給する。
【００３５】図２は、１／４波長〜１／１４波長の先端
短絡高インピーダンス線路（ストリップ状線路３）を可
変容量ダイオード２に並列接続した場合の容量−電圧特
性を示す図である。太い実線で示した曲線７は、可変容
量ダイオード２の容量−電圧特性（ＣV特性）であり、
容量ＣVは、前述の式（４）のように表すことができる
（１／２＜ｋ＜２）。すなわち、電圧（絶対値）を大き
くすると、低電圧域で容量が大きく減少し、高電圧域で
容量がゆるやかに減少する。
短絡高インピーダンス線路（ストリップ状線路３）を可
変容量ダイオード２に並列接続した場合の容量−電圧特
性を示す図である。太い実線で示した曲線７は、可変容
量ダイオード２の容量−電圧特性（ＣV特性）であり、
容量ＣVは、前述の式（４）のように表すことができる
（１／２＜ｋ＜２）。すなわち、電圧（絶対値）を大き
くすると、低電圧域で容量が大きく減少し、高電圧域で
容量がゆるやかに減少する。
【００３６】点線で示した曲線８は、ストリップ状線路
３の容量−電圧特性（ＣT特性）であり、前述の式
（３）により、曲線７を、ストリップ状線路３による実
効的な負の容量９だけ平行移動したものである。この曲
線８は、細い実線で示す曲線１０に、ほとんどすべての
電圧で一致する。なお、曲線１０は、式（５）のように
表すことができる。 ＣV＝ａ／（１−Ｖ）k+m …（５） ただし、ｍは正の整数である。
３の容量−電圧特性（ＣT特性）であり、前述の式
（３）により、曲線７を、ストリップ状線路３による実
効的な負の容量９だけ平行移動したものである。この曲
線８は、細い実線で示す曲線１０に、ほとんどすべての
電圧で一致する。なお、曲線１０は、式（５）のように
表すことができる。 ＣV＝ａ／（１−Ｖ）k+m …（５） ただし、ｍは正の整数である。
【００３７】この式（５）は、たとえば、ｋ＝１／２の
容量を、ストリップ状線路３によりｋ＝１の容量に変換
できることを意味している。すなわち、ｋが１／２より
大きくなるにしたがって、適宜ストリップ状線路３の長
さを長くしていき、たとえば、容量シフト量９だけ小さ
くした場合にｋ＝１の容量に変換される。また、容量の
シフト量を大きく（ストリップ状線路３を短く）維持し
た場合には、ｋ＝２の容量と等化にすることもできる。
容量を、ストリップ状線路３によりｋ＝１の容量に変換
できることを意味している。すなわち、ｋが１／２より
大きくなるにしたがって、適宜ストリップ状線路３の長
さを長くしていき、たとえば、容量シフト量９だけ小さ
くした場合にｋ＝１の容量に変換される。また、容量の
シフト量を大きく（ストリップ状線路３を短く）維持し
た場合には、ｋ＝２の容量と等化にすることもできる。
【００３８】このように、本実施の形態においては、図
１に示す構成を用い、さらに、ストリップ状線路３の線
路長ｌを１／４波長〜１／１４波長とすることで、ダイ
オードのみで周波数制御をおこなう場合と比較して、大
幅に周波数変調の線形性を改善することができる。な
お、本実施の形態においては、可変容量ダイオード３と
してショットキーダイオードを用いることとして説明し
たが、これに限らず、たとえば、電界効果トランジスタ
（ＦＥＴ）のショットキー接合容量を周波数変調に利用
することもできる。
１に示す構成を用い、さらに、ストリップ状線路３の線
路長ｌを１／４波長〜１／１４波長とすることで、ダイ
オードのみで周波数制御をおこなう場合と比較して、大
幅に周波数変調の線形性を改善することができる。な
お、本実施の形態においては、可変容量ダイオード３と
してショットキーダイオードを用いることとして説明し
たが、これに限らず、たとえば、電界効果トランジスタ
（ＦＥＴ）のショットキー接合容量を周波数変調に利用
することもできる。
【００３９】図３および図４は、本発明にかかるマイク
ロ波電圧制御発振器における実施の形態２の処理を示す
図である。ここでは、１０ＧＨｚ帯の動作周波数かつｋ
＝１／２の場合における可変容量ダイオード２の周波数
変調の線形性を改善する。なお、本実施の形態において
は、図１に示すマイクロ波電圧制御発振器の構成と同一
であるため、その説明を省略する。ここでは、可変容量
ダイオードの容量−電圧特性を規定する。
ロ波電圧制御発振器における実施の形態２の処理を示す
図である。ここでは、１０ＧＨｚ帯の動作周波数かつｋ
＝１／２の場合における可変容量ダイオード２の周波数
変調の線形性を改善する。なお、本実施の形態において
は、図１に示すマイクロ波電圧制御発振器の構成と同一
であるため、その説明を省略する。ここでは、可変容量
ダイオードの容量−電圧特性を規定する。
【００４０】図３において、ひし形を通る曲線は、一般
的な可変容量ダイオードのＣV特性の測定値を表してい
るが、これは、たとえば、下記の式（６）に示す白丸を
通る曲線と非常に高精度に一致している。 ＣV＝２／（１−Ｖ）1/2 …（６）
的な可変容量ダイオードのＣV特性の測定値を表してい
るが、これは、たとえば、下記の式（６）に示す白丸を
通る曲線と非常に高精度に一致している。 ＣV＝２／（１−Ｖ）1/2 …（６）
【００４１】また、式（６）に基づいて、下記の式
（７）および式（８）の曲線を求め、その結果をＣV特
性の表に重ねてみる。図４は、式（６）〜式（８）を重
ねあわせた状態を表した図である。 ＣV＝２／（１−Ｖ）1 …（７） ＣV＝２／（１−Ｖ）2 …（８）
（７）および式（８）の曲線を求め、その結果をＣV特
性の表に重ねてみる。図４は、式（６）〜式（８）を重
ねあわせた状態を表した図である。 ＣV＝２／（１−Ｖ）1 …（７） ＣV＝２／（１−Ｖ）2 …（８）
【００４２】図４において、１２は上記一般的な可変容
量ダイオード（ショットキーダイオード）のＣV特性を
表す式（６）の曲線であり、１３は式（７）の曲線であ
り、１４は式（８）の曲線であり、１５は曲線１２を曲
線１３にほぼ一致するまで下方にシフトした曲線であ
り、１５’は曲線１２を曲線１４にほぼ一致するまでさ
らに下方にシフトした曲線である。なお、ここでは、Δ
Ｃを０．５ｐＦとする。
量ダイオード（ショットキーダイオード）のＣV特性を
表す式（６）の曲線であり、１３は式（７）の曲線であ
り、１４は式（８）の曲線であり、１５は曲線１２を曲
線１３にほぼ一致するまで下方にシフトした曲線であ
り、１５’は曲線１２を曲線１４にほぼ一致するまでさ
らに下方にシフトした曲線である。なお、ここでは、Δ
Ｃを０．５ｐＦとする。
【００４３】図示のとおり、曲線１５は曲線１３と広い
電圧範囲で一致し、曲線１５’は曲線１４と限られた電
圧範囲で一致する。このように、ストリップ状線路３に
よる容量シフト効果は、図４に示すとおり、次数の高
い、すなわち、理想に近いＣV特性を実現するために大
変有効となる。
電圧範囲で一致し、曲線１５’は曲線１４と限られた電
圧範囲で一致する。このように、ストリップ状線路３に
よる容量シフト効果は、図４に示すとおり、次数の高
い、すなわち、理想に近いＣV特性を実現するために大
変有効となる。
【００４４】そこで、本実施の形態においては、可変容
量ダイオード２に、等化的にストリップ状線路３（長さ
ｌ）から得られる負のアドミッタンス：−１／（ω0Ｚ
ｔａｎβｌ）が接続されていることを利用し、可変容量
ダイオード２の容量と前記アドミッタンスとの和が、制
御電圧の１／２乗にほぼ反比例するように、ストリップ
状線路３の長さｌを選定する。すなわち、本実施の形態
においては、可変容量ダイオード２のＣV特性が制御電
圧Ｖの１／２乗に反比例する場合に、たとえば、１／１
２波長程度のストリップ状線路３を用いることで、前述
の容量ＣT特性が、制御電圧Ｖに反比例する可変容量特
性を実現する。
量ダイオード２に、等化的にストリップ状線路３（長さ
ｌ）から得られる負のアドミッタンス：−１／（ω0Ｚ
ｔａｎβｌ）が接続されていることを利用し、可変容量
ダイオード２の容量と前記アドミッタンスとの和が、制
御電圧の１／２乗にほぼ反比例するように、ストリップ
状線路３の長さｌを選定する。すなわち、本実施の形態
においては、可変容量ダイオード２のＣV特性が制御電
圧Ｖの１／２乗に反比例する場合に、たとえば、１／１
２波長程度のストリップ状線路３を用いることで、前述
の容量ＣT特性が、制御電圧Ｖに反比例する可変容量特
性を実現する。
【００４５】たとえば、容量シフト量ΔＣと線路長ｌと
の間には、前述の式（３）に基づいて、式（９）で表す
関係が成立する。 ΔＣ＝１／｛ω0Ｚｔａｎ（２πｌ／λｇ）｝ Ｚｔａｎ（２πｌ／λｇ）＝１／ω0ΔＣ …（９） ただし、λｇは波長を表す。また、ω0ΔＣは、周波数
が高くなるにつれてＣVが小さく設定されるため、所望
のＣV特性を実現する場合には周波数によらずほぼ一定
となる。
の間には、前述の式（３）に基づいて、式（９）で表す
関係が成立する。 ΔＣ＝１／｛ω0Ｚｔａｎ（２πｌ／λｇ）｝ Ｚｔａｎ（２πｌ／λｇ）＝１／ω0ΔＣ …（９） ただし、λｇは波長を表す。また、ω0ΔＣは、周波数
が高くなるにつれてＣVが小さく設定されるため、所望
のＣV特性を実現する場合には周波数によらずほぼ一定
となる。
【００４６】したがって、図４において、たとえば、曲
線１２から曲線１３へのシフト量ΔＣを０．５ｐＦと
し、抵抗値Ｚを（実用的に基板厚１５０μｍ〜２５０μ
ｍおよび線路幅５０μｍとする）７０Ω〜８０Ωとし、
動作周波数を１０ＧＨｚとした場合、前記Ｚｔａｎ（２
πｌ／λｇ）は、式（１０）のように求めることができ
る。 Ｚｔａｎ（２πｌ／λｇ）＝１００／π＝３１．８ …（１０）
線１２から曲線１３へのシフト量ΔＣを０．５ｐＦと
し、抵抗値Ｚを（実用的に基板厚１５０μｍ〜２５０μ
ｍおよび線路幅５０μｍとする）７０Ω〜８０Ωとし、
動作周波数を１０ＧＨｚとした場合、前記Ｚｔａｎ（２
πｌ／λｇ）は、式（１０）のように求めることができ
る。 Ｚｔａｎ（２πｌ／λｇ）＝１００／π＝３１．８ …（１０）
【００４７】このとき、前述のＺの範囲において、ｔａ
ｎ（２πｌ／λｇ）は、０．４〜０．４６（２５°〜３
０°）となり、さらに線路長ｌは、１／１４波長〜１／
１２波長となる。すなわち、線路長ｌを１／１４波長〜
１／１２波長とすることで、電圧に反比例するＣV特性
を実現することができる。また、シフト量ΔＣを１ｐＦ
とし、線路長ｌを１／２８波長〜１／２４波長程度にす
ることで、電圧の２乗に反比例するＣV特性を、限られ
た電圧範囲で実現することができる。
ｎ（２πｌ／λｇ）は、０．４〜０．４６（２５°〜３
０°）となり、さらに線路長ｌは、１／１４波長〜１／
１２波長となる。すなわち、線路長ｌを１／１４波長〜
１／１２波長とすることで、電圧に反比例するＣV特性
を実現することができる。また、シフト量ΔＣを１ｐＦ
とし、線路長ｌを１／２８波長〜１／２４波長程度にす
ることで、電圧の２乗に反比例するＣV特性を、限られ
た電圧範囲で実現することができる。
【００４８】図５は、図１０に示す従来の周波数変調の
線形性を本実施の形態におけるストリップ状線路３の長
さの決定方法により改善したこと、を示す図である。こ
のように、本実施の形態においては、上記のようにスト
リップ状線路３の長さを決定することで、従来２０％以
上であった線形性指数を、１０％程度まで改善すること
ができる。また、これにより、リニアライザーの適用を
容易にすることができるため、衝突防止レーダ用発振器
を効果的に実現することができる。
線形性を本実施の形態におけるストリップ状線路３の長
さの決定方法により改善したこと、を示す図である。こ
のように、本実施の形態においては、上記のようにスト
リップ状線路３の長さを決定することで、従来２０％以
上であった線形性指数を、１０％程度まで改善すること
ができる。また、これにより、リニアライザーの適用を
容易にすることができるため、衝突防止レーダ用発振器
を効果的に実現することができる。
【００４９】なお、本実施の形態においては、可変容量
ダイオード３としてショットキーダイオードを用いた場
合について説明したが、これに限らず、たとえば、電界
効果トランジスタ（ＦＥＴ）のショットキー接合容量を
周波数変調に利用することもできる。
ダイオード３としてショットキーダイオードを用いた場
合について説明したが、これに限らず、たとえば、電界
効果トランジスタ（ＦＥＴ）のショットキー接合容量を
周波数変調に利用することもできる。
【００５０】図６は、本発明にかかるマイクロ波電圧制
御発振器における実施の形態３の処理を示す図である。
ここでは、１０ＧＨｚ帯の動作周波数かつｋ＝１の場合
における可変容量ダイオード２の周波数変調の線形性を
改善する。なお、本実施の形態においては、図１に示す
マイクロ波電圧制御発振器の構成と同一であるため、そ
の説明を省略する。
御発振器における実施の形態３の処理を示す図である。
ここでは、１０ＧＨｚ帯の動作周波数かつｋ＝１の場合
における可変容量ダイオード２の周波数変調の線形性を
改善する。なお、本実施の形態においては、図１に示す
マイクロ波電圧制御発振器の構成と同一であるため、そ
の説明を省略する。
【００５１】図６において、１３は前述の式（７）の曲
線であり、１４は前述の式（８）の曲線であり、１６は
曲線１３を曲線１４にほぼ一致するまで下方にシフトし
た曲線である。なお、ここでは、ΔＣを０．５ｐＦとす
る。図示のとおり、曲線１６と曲線１３とは、前述した
実施の形態２よりも（曲線１５と曲線１３）、さらに広
い電圧範囲で一致する。
線であり、１４は前述の式（８）の曲線であり、１６は
曲線１３を曲線１４にほぼ一致するまで下方にシフトし
た曲線である。なお、ここでは、ΔＣを０．５ｐＦとす
る。図示のとおり、曲線１６と曲線１３とは、前述した
実施の形態２よりも（曲線１５と曲線１３）、さらに広
い電圧範囲で一致する。
【００５２】そこで、本実施の形態においては、可変容
量ダイオード２に、等化的にストリップ状線路３（長さ
ｌ）から得られる負のアドミッタンス：−１／（ω0Ｚ
ｔａｎβｌ）が接続されていることを利用し、可変容量
ダイオード２の容量と前記アドミッタンスとの和が、制
御電圧の１乗〜２乗に反比例するように、ストリップ状
線路３の長さｌを選定する。すなわち、可変容量ダイオ
ード２のＣV特性が制御電圧Ｖのｋ乗（１／２＜ｋ＜
２）の場合には、１／４波長〜１／１２波長の範囲のス
トリップ状線路３を用いることで、前述の容量ＣT特性
が、制御電圧Ｖの１乗〜２乗の範囲になるように設定す
る。
量ダイオード２に、等化的にストリップ状線路３（長さ
ｌ）から得られる負のアドミッタンス：−１／（ω0Ｚ
ｔａｎβｌ）が接続されていることを利用し、可変容量
ダイオード２の容量と前記アドミッタンスとの和が、制
御電圧の１乗〜２乗に反比例するように、ストリップ状
線路３の長さｌを選定する。すなわち、可変容量ダイオ
ード２のＣV特性が制御電圧Ｖのｋ乗（１／２＜ｋ＜
２）の場合には、１／４波長〜１／１２波長の範囲のス
トリップ状線路３を用いることで、前述の容量ＣT特性
が、制御電圧Ｖの１乗〜２乗の範囲になるように設定す
る。
【００５３】このように、本実施の形態においては、実
施の形態２と同様の効果が得られるとともに、さらに、
制御電圧の１／２乗に反比例する可変容量ダイオード２
を用いる実施の形態２と比較して、２倍の線路長が使用
できる。また、ストリップ状線路３の線路長ｌが短くな
りすぎることによる設計性および再現性の低下を防止す
ることができる。なお、本実施の形態においては、可変
容量ダイオード３を用いた場合について説明したが、こ
れに限らず、たとえば、ショットキーダイオードまたは
電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を周波数変調に利用す
ることもできる。
施の形態２と同様の効果が得られるとともに、さらに、
制御電圧の１／２乗に反比例する可変容量ダイオード２
を用いる実施の形態２と比較して、２倍の線路長が使用
できる。また、ストリップ状線路３の線路長ｌが短くな
りすぎることによる設計性および再現性の低下を防止す
ることができる。なお、本実施の形態においては、可変
容量ダイオード３を用いた場合について説明したが、こ
れに限らず、たとえば、ショットキーダイオードまたは
電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を周波数変調に利用す
ることもできる。
【００５４】図７は、本発明にかかるマイクロ波電圧制
御発振器の実施の形態４の構成を示す図である。なお、
前述の実施の形態１と同様の構成については、同一の符
号を付して説明を省略する。図７において、３ａはスト
リップ状線路であり、４’は容量（キャパシタ）であ
り、１１’はストリップ状線路３ａを任意の位置で接地
に接続するための端子である。
御発振器の実施の形態４の構成を示す図である。なお、
前述の実施の形態１と同様の構成については、同一の符
号を付して説明を省略する。図７において、３ａはスト
リップ状線路であり、４’は容量（キャパシタ）であ
り、１１’はストリップ状線路３ａを任意の位置で接地
に接続するための端子である。
【００５５】このマイクロ波電圧制御発振器は、ストリ
ップ状共振器１の片方の端子に負性抵抗回路５を接続
し、もう一方の端子に容量１’を介して可変容量ダイオ
ード２のアノードを接続する。そして、可変容量ダイオ
ードのカソードを接地し、かつ可変容量ダイオード２の
アノードに高インピーダンスのストリップ状線路３ａを
接続し、さらにストリップ状線路ａのもう一方の端子を
発振周波数に対して十分に低インピーダンスの容量４を
介して接地する。また、ストリップ状線路３ａの長さを
１／４波長に設定する。
ップ状共振器１の片方の端子に負性抵抗回路５を接続
し、もう一方の端子に容量１’を介して可変容量ダイオ
ード２のアノードを接続する。そして、可変容量ダイオ
ードのカソードを接地し、かつ可変容量ダイオード２の
アノードに高インピーダンスのストリップ状線路３ａを
接続し、さらにストリップ状線路ａのもう一方の端子を
発振周波数に対して十分に低インピーダンスの容量４を
介して接地する。また、ストリップ状線路３ａの長さを
１／４波長に設定する。
【００５６】さらに、本実施の形態においては、一定の
長さのストリップ状線路３ａを用いて実施の形態１の動
作を実現する方法として、たとえば、長さ１／４波長の
ストリップ状線路３ａを用い、使用する可変容量ダイオ
ード２のＣV特性に応じた所定の位置で、ストリップ状
線路３ａを、発振周波数に対して十分に低インピーダン
スの容量４’を介して接地する。すなわち、ストリップ
状線路３ａにおける短絡点を任意に設定できる。
長さのストリップ状線路３ａを用いて実施の形態１の動
作を実現する方法として、たとえば、長さ１／４波長の
ストリップ状線路３ａを用い、使用する可変容量ダイオ
ード２のＣV特性に応じた所定の位置で、ストリップ状
線路３ａを、発振周波数に対して十分に低インピーダン
スの容量４’を介して接地する。すなわち、ストリップ
状線路３ａにおける短絡点を任意に設定できる。
【００５７】このように、本実施の形態においては、実
施の形態１と同様の効果が得られるとともに、ストリッ
プ状線路３の線路長ｌを１／４波長に固定し、さらに、
ストリップ状線路３を任意の位置で接地する構成とする
ことで、可変容量ダイオード３の種類を限定することな
く、かつ可変容量ダイオード３のＣV特性のばらつきを
吸収するように微調整をおこなうことができるため、さ
らに大幅に周波数変調の線形性を改善することができ
る。
施の形態１と同様の効果が得られるとともに、ストリッ
プ状線路３の線路長ｌを１／４波長に固定し、さらに、
ストリップ状線路３を任意の位置で接地する構成とする
ことで、可変容量ダイオード３の種類を限定することな
く、かつ可変容量ダイオード３のＣV特性のばらつきを
吸収するように微調整をおこなうことができるため、さ
らに大幅に周波数変調の線形性を改善することができ
る。
【００５８】
【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によれ
ば、ストリップ状線路の線路長を１／４波長〜１／１４
波長とすることで、たとえば、ダイオードのみで周波数
制御をおこなう場合と比較して、大幅に周波数変調の線
形性を改善することが可能なマイクロ波電圧制御発振器
を得ることができる。
ば、ストリップ状線路の線路長を１／４波長〜１／１４
波長とすることで、たとえば、ダイオードのみで周波数
制御をおこなう場合と比較して、大幅に周波数変調の線
形性を改善することが可能なマイクロ波電圧制御発振器
を得ることができる。
【００５９】また、可変容量ダイオードの容量とアドミ
ッタンスとの和が制御電圧の１乗〜２乗に反比例するよ
うにストリップ状線路の長さを決定することで、従来の
線形性指数を大幅に改善することが可能なマイクロ波電
圧制御発振器を得ることができる、という効果を奏す
る。また、線形性指数の大幅な改善により、リニアライ
ザーの適用を容易にすることができるため、衝突防止レ
ーダ用発振器を効果的に実現が可能となる。
ッタンスとの和が制御電圧の１乗〜２乗に反比例するよ
うにストリップ状線路の長さを決定することで、従来の
線形性指数を大幅に改善することが可能なマイクロ波電
圧制御発振器を得ることができる、という効果を奏す
る。また、線形性指数の大幅な改善により、リニアライ
ザーの適用を容易にすることができるため、衝突防止レ
ーダ用発振器を効果的に実現が可能となる。
【００６０】また、ストリップ状線路の線路長を１／４
波長に固定し、さらに、ストリップ状線路を任意の位置
で接地する構成とすることで、可変容量ダイオードの種
類を限定することなく、かつ可変容量ダイオードのＣV
特性のばらつきを吸収するように微調整をおこなうこと
ができるため、さらに大幅に周波数変調の線形性を改善
することができる。
波長に固定し、さらに、ストリップ状線路を任意の位置
で接地する構成とすることで、可変容量ダイオードの種
類を限定することなく、かつ可変容量ダイオードのＣV
特性のばらつきを吸収するように微調整をおこなうこと
ができるため、さらに大幅に周波数変調の線形性を改善
することができる。
【００６１】また、ショットキーダイオードまたはＦＥ
Ｔダイオードを用いた場合においても、従来と比較し
て、大幅に周波数変調の線形性を改善することができ
る。
Ｔダイオードを用いた場合においても、従来と比較し
て、大幅に周波数変調の線形性を改善することができ
る。
【図１】本発明にかかるマイクロ波電圧制御発振器の実
施の形態１の構成を示す図である。
施の形態１の構成を示す図である。
【図２】１／４波長〜１／１２波長のストリップ状線路
を可変容量ダイオードに並列接続した場合の容量−電圧
特性を示す図である。
を可変容量ダイオードに並列接続した場合の容量−電圧
特性を示す図である。
【図３】本発明にかかるマイクロ波電圧制御発振器にお
ける実施の形態２の処理を示す図である。
ける実施の形態２の処理を示す図である。
【図４】本発明にかかるマイクロ波電圧制御発振器にお
ける実施の形態２の処理を示す図である。
ける実施の形態２の処理を示す図である。
【図５】本発明にかかるマイクロ波電圧制御発振器の周
波数変調の線形性を示す図である。
波数変調の線形性を示す図である。
【図６】本発明にかかるマイクロ波電圧制御発振器にお
ける実施の形態３の処理を示す図である。
ける実施の形態３の処理を示す図である。
【図７】本発明にかかるマイクロ波電圧制御発振器の実
施の形態４の構成を示す図である。
施の形態４の構成を示す図である。
【図８】一般的なマイクロ波電圧制御発振器の原理構成
を示す図である。
を示す図である。
【図９】従来のマイクロ波電圧制御発振器の回路構成を
示す図である。
示す図である。
【図１０】図９に示す従来のマイクロ波電圧制御発振器
の可変周波数特性および周波数変調の線形性を示す図で
ある。
の可変周波数特性および周波数変調の線形性を示す図で
ある。
【図１１】特開平８−２８８７１５号公報に記載された
マイクロ波電圧制御発振器の構成を示す図である。
マイクロ波電圧制御発振器の構成を示す図である。
１ ストリップ状共振器 １’，４，４’ 容量（キャパシタ） ２ 可変容量ダイオード ３，３ａ ストリップ状線路 ５ 負性抵抗回路 ６，１１，１１’ 端子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年３月９日（２００１．３．９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】また、上記マイクロ波電圧制御発振器にお
いて、基準点Ｂ−Ｂ’からみた可変容量ダイオード６３
（容量ＣV）のインピーダンスを１／ｊωＣVとし、共振
器回路６２側のインピーダンスをＲT ＋ｊωＬTとする
と、この発振器の発振周波数ｆ OSCは、式（２）のよう
に表すことができる。 ｆOSC＝１／［２π（ＬTＣV）1/2］ …（２）
いて、基準点Ｂ−Ｂ’からみた可変容量ダイオード６３
（容量ＣV）のインピーダンスを１／ｊωＣVとし、共振
器回路６２側のインピーダンスをＲT ＋ｊωＬTとする
と、この発振器の発振周波数ｆ OSCは、式（２）のよう
に表すことができる。 ｆOSC＝１／［２π（ＬTＣV）1/2］ …（２）
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】しかしながら、容量ＣVが電圧制御に対し
て２乗に反比例する可変容量ダイオードは市場になく、
また、マイクロ波以上の周波数で動作可能な特殊なダイ
オードについては、たとえ存在した場合においても入手
が困難となる。そのため、Ｌ Tが一定の条件下で上記の
ような線形電圧制御発振器は実現されていない。
て２乗に反比例する可変容量ダイオードは市場になく、
また、マイクロ波以上の周波数で動作可能な特殊なダイ
オードについては、たとえ存在した場合においても入手
が困難となる。そのため、Ｌ Tが一定の条件下で上記の
ような線形電圧制御発振器は実現されていない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】また、共振回路３１において、４７は主共
振線路であり、４８は直流阻止容量であり、４９は電圧
の２乗に反比例する可変容量ダイオードであり、５２は
可変容量ダイオード４９の２乗特性を線形特性に補正す
るためのストリップ線路５０とキャパシタ５１との直列
接続であり、５３はストリップ線路５０の補正効果をさ
らに向上させるためのストリップ線路であり、５４は端
子であり、５５はキャパシタである。また、負性抵抗回
路３３において、３４はトランジスタであり、３５，３
６，３７，３８は抵抗であり、３９，４０，４１，４
２，４３はキャパシタであり、４４はコイルであり、４
５，４６は端子である。
振線路であり、４８は直流阻止容量であり、４９は電圧
の２乗に反比例する可変容量ダイオードであり、５２は
可変容量ダイオード４９の２乗特性を線形特性に補正す
るためのストリップ線路５０とキャパシタ５１との直列
接続であり、５３はストリップ線路５０の補正効果をさ
らに向上させるためのストリップ線路であり、５４は端
子であり、５５はキャパシタである。また、負性抵抗回
路３３において、３４はトランジスタであり、３５，３
６，３７，３８は抵抗であり、３９，４０，４１，４
２，４３はキャパシタであり、４４はコイルであり、４
５，４６は端子である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】また、前記可変容量ダイオードに、等化的
に前記ストリップ状線路から得られる負のアドミッタン
スが接続されていることを利用し、前記可変容量ダイオ
ードの容量と前記アドミッタンスとの和が制御電圧に反
比例するように、前記ストリップ状線路の長さを決定す
ることによって、従来の線形性指数を大幅に改善するこ
とができる。また、線形性指数の大幅な改善により、リ
ニアライザーの適用を容易にすることができるため、衝
突防止レーダ用発振器を効果的に実現することができ
る。
に前記ストリップ状線路から得られる負のアドミッタン
スが接続されていることを利用し、前記可変容量ダイオ
ードの容量と前記アドミッタンスとの和が制御電圧に反
比例するように、前記ストリップ状線路の長さを決定す
ることによって、従来の線形性指数を大幅に改善するこ
とができる。また、線形性指数の大幅な改善により、リ
ニアライザーの適用を容易にすることができるため、衝
突防止レーダ用発振器を効果的に実現することができ
る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４４】そこで、本実施の形態においては、可変容
量ダイオード２に、等化的にストリップ状線路３（長さ
ｌ）から得られる負のアドミッタンス：−１／（ω0Ｚ
ｔａｎβｌ）が接続されていることを利用し、可変容量
ダイオード２の容量と前記アドミッタンスとの和が、制
御電圧にほぼ反比例するように、ストリップ状線路３の
長さｌを選定する。すなわち、本実施の形態において
は、可変容量ダイオード２のＣV特性が制御電圧Ｖの１
／２乗に反比例する場合に、たとえば、１／１２波長程
度のストリップ状線路３を用いることで、前述の容量Ｃ
T特性が、制御電圧Ｖに反比例する可変容量特性を実現
する。
量ダイオード２に、等化的にストリップ状線路３（長さ
ｌ）から得られる負のアドミッタンス：−１／（ω0Ｚ
ｔａｎβｌ）が接続されていることを利用し、可変容量
ダイオード２の容量と前記アドミッタンスとの和が、制
御電圧にほぼ反比例するように、ストリップ状線路３の
長さｌを選定する。すなわち、本実施の形態において
は、可変容量ダイオード２のＣV特性が制御電圧Ｖの１
／２乗に反比例する場合に、たとえば、１／１２波長程
度のストリップ状線路３を用いることで、前述の容量Ｃ
T特性が、制御電圧Ｖに反比例する可変容量特性を実現
する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５１】図６において、１３は前述の式（７）の曲
線であり、１４は前述の式（８）の曲線であり、１６は
曲線１３を曲線１４にほぼ一致するまで下方にシフトし
た曲線である。なお、ここでは、ΔＣを０．５ｐＦとす
る。図示のとおり、曲線１６と曲線１４とは、前述した
実施の形態２よりも（曲線１５’と曲線１４）、さらに
広い電圧範囲で一致する。
線であり、１４は前述の式（８）の曲線であり、１６は
曲線１３を曲線１４にほぼ一致するまで下方にシフトし
た曲線である。なお、ここでは、ΔＣを０．５ｐＦとす
る。図示のとおり、曲線１６と曲線１４とは、前述した
実施の形態２よりも（曲線１５’と曲線１４）、さらに
広い電圧範囲で一致する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５２】そこで、本実施の形態においては、可変容
量ダイオード２に、等化的にストリップ状線路３（長さ
ｌ）から得られる負のアドミッタンス：−１／（ω0Ｚ
ｔａｎβｌ）が接続されていることを利用し、可変容量
ダイオード２の容量と前記アドミッタンスとの和が、制
御電圧の１乗〜２乗に反比例するように、ストリップ状
線路３の長さｌを選定する。すなわち、可変容量ダイオ
ード２のＣV特性が制御電圧Ｖのｋ乗（１／２＜ｋ＜
２）の場合には、１／４波長〜１／１４波長の範囲のス
トリップ状線路３を用いることで、前述の容量ＣT特性
が、制御電圧Ｖの１乗〜２乗の範囲になるように設定す
る。
量ダイオード２に、等化的にストリップ状線路３（長さ
ｌ）から得られる負のアドミッタンス：−１／（ω0Ｚ
ｔａｎβｌ）が接続されていることを利用し、可変容量
ダイオード２の容量と前記アドミッタンスとの和が、制
御電圧の１乗〜２乗に反比例するように、ストリップ状
線路３の長さｌを選定する。すなわち、可変容量ダイオ
ード２のＣV特性が制御電圧Ｖのｋ乗（１／２＜ｋ＜
２）の場合には、１／４波長〜１／１４波長の範囲のス
トリップ状線路３を用いることで、前述の容量ＣT特性
が、制御電圧Ｖの１乗〜２乗の範囲になるように設定す
る。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】１／４波長〜１／１４波長のストリップ状線路
を可変容量ダイオードに並列接続した場合の容量−電圧
特性を示す図である。
を可変容量ダイオードに並列接続した場合の容量−電圧
特性を示す図である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J081 AA11 BB04 BB06 BB09 CC13 EE03 EE09 EE18 JJ15 JJ26 KK02 KK09 KK22 LL09 MM01 MM03
Claims (5)
- 【請求項１】 ストリップ状共振器の片方の端子に外部
出力端子を備えた負性抵抗回路を接続し、もう一方の端
子に第１の容量を介して可変容量ダイオードの一方の端
子を接続し、 さらに、前記可変容量ダイオードの他の一方の端子を接
地し、かつ、前記可変容量ダイオードの前記一方の端子
に高インピーダンスのストリップ状線路を接続し、前記
ストリップ状線路のもう一方の端子を発振周波数に対し
て十分に低インピーダンスの第２の容量を介して接地す
る、構成とし、 前記ストリップ状線路の長さを、１／４波長〜１／１４
波長の範囲に設定することを特徴とするマイクロ波電圧
制御発振器。 - 【請求項２】 前記可変容量ダイオードに、等化的に前
記ストリップ状線路から得られる負のアドミッタンスが
接続されていることを利用し、前記可変容量ダイオード
の容量と前記アドミッタンスとの和が制御電圧に反比例
するように、前記ストリップ状線路の長さを決定するこ
とを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波電圧制御発
振器。 - 【請求項３】 前記可変容量ダイオードに、等化的に前
記ストリップ状線路から得られる負のアドミッタンスが
接続されていることを利用し、前記可変容量ダイオード
の容量と前記アドミッタンスとの和が制御電圧の１乗〜
２乗に反比例するように、前記ストリップ状線路の長さ
を決定することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ
波電圧制御発振器。 - 【請求項４】 前記ストリップ状線路の長さを１／４波
長に固定し、使用する可変容量ダイオードの特性に応じ
た所定の位置で、前記ストリップ状線路を接地すること
を特徴とする請求項１に記載のマイクロ波電圧制御発振
器。 - 【請求項５】 前記可変容量ダイオードとして、ショッ
トキーダイオードまたはＦＥＴダイオードを用いること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のマイ
クロ波電圧制御発振器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000090405A JP3723404B2 (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | マイクロ波電圧制御発振器 |
| DE60120035T DE60120035T2 (de) | 2000-03-29 | 2001-03-01 | Spannungsgesteuerter Mikrowellenoszillator |
| EP01301898A EP1150421B1 (en) | 2000-03-29 | 2001-03-01 | Microwave voltage controlled oscillator |
| US09/814,753 US6600381B2 (en) | 2000-03-29 | 2001-03-23 | Microwave voltage-controlled-oscillator |
| TW090107415A TW483259B (en) | 2000-03-29 | 2001-03-28 | Microwave voltage controlled oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000090405A JP3723404B2 (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | マイクロ波電圧制御発振器 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3723404B2 JP3723404B2 (ja) | 2005-12-07 |
Family
ID=18606015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6600381B2 (ja) |
| EP (1) | EP1150421B1 (ja) |
| JP (1) | JP3723404B2 (ja) |
| DE (1) | DE60120035T2 (ja) |
| TW (1) | TW483259B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030031796A (ko) * | 2001-10-16 | 2003-04-23 | (주)마이크로라인 | 단계임피던스공진 발진기를 이용한 레이더디텍터 |
| US6836191B2 (en) | 2002-05-28 | 2004-12-28 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Voltage-controlled oscillator having a transmission line between a resonator and a variable capacitance diode, high-frequency module including the same, and communication apparatus including the same |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100325420B1 (ko) * | 2000-02-15 | 2002-02-21 | 강인호 | 개선된 이득을 갖는 포락선 추적 증폭기, 이를 이용한 이동 통신 단말기 및 그에 관한 이득 개선 방법 |
| JP4062135B2 (ja) * | 2003-03-14 | 2008-03-19 | 株式会社村田製作所 | 高周波発振装置、無線装置およびレーダ |
| WO2005125004A1 (ja) * | 2004-06-18 | 2005-12-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 電圧制御発振器 |
| JP5313941B2 (ja) * | 2010-02-19 | 2013-10-09 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 電力線通信システム |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4375621A (en) * | 1981-03-02 | 1983-03-01 | Ael Microtel, Ltd. | Circuit for linearizing frequency modulated oscillators on microstrip |
| US5352994A (en) * | 1987-10-06 | 1994-10-04 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Gallium arsenide monolithically integrated nonlinear transmission line impedance transformer |
| US4904964A (en) * | 1988-12-27 | 1990-02-27 | Motorola, Inc. | Voltage control oscillator with modulation compensation |
| JPH08288715A (ja) * | 1995-04-18 | 1996-11-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高周波機器 |
| JPH10256905A (ja) * | 1997-03-14 | 1998-09-25 | Toshiba Corp | 位相同期回路装置 |
| GB2338617A (en) * | 1998-06-16 | 1999-12-22 | Microwave Solutions Limited | A voltage controlled oscillator with a dielectric resonator and a Schottky variable capacitance diode |
-
2000
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-
2001
- 2001-03-01 EP EP01301898A patent/EP1150421B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-01 DE DE60120035T patent/DE60120035T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-23 US US09/814,753 patent/US6600381B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-28 TW TW090107415A patent/TW483259B/zh not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030031796A (ko) * | 2001-10-16 | 2003-04-23 | (주)마이크로라인 | 단계임피던스공진 발진기를 이용한 레이더디텍터 |
| US6836191B2 (en) | 2002-05-28 | 2004-12-28 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Voltage-controlled oscillator having a transmission line between a resonator and a variable capacitance diode, high-frequency module including the same, and communication apparatus including the same |
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