JP2003060436A - 電圧制御発振器 - Google Patents
電圧制御発振器Info
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- JP2003060436A JP2003060436A JP2001248556A JP2001248556A JP2003060436A JP 2003060436 A JP2003060436 A JP 2003060436A JP 2001248556 A JP2001248556 A JP 2001248556A JP 2001248556 A JP2001248556 A JP 2001248556A JP 2003060436 A JP2003060436 A JP 2003060436A
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- JP
- Japan
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- circuit
- controlled oscillator
- negative resistance
- voltage
- control voltage
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- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電圧制御発振器の発振周波数可変幅を、Ｃ／
Ｎ特性を悪化すること無く増大させること。 【解決手段】 負性抵抗発生回路の入力部に共振回路を
接続し、該共振回路に制御電圧入力回路を接続し、該制
御電圧入力回路に印加する電圧を可変することにより発
振周波数を可変する電圧制御発振器において、前記負性
抵抗発生回路に、前記制御電圧入力回路に印加する電圧
により容量値が変化する可変容量設定回路を接続した構
成である。
Ｎ特性を悪化すること無く増大させること。 【解決手段】 負性抵抗発生回路の入力部に共振回路を
接続し、該共振回路に制御電圧入力回路を接続し、該制
御電圧入力回路に印加する電圧を可変することにより発
振周波数を可変する電圧制御発振器において、前記負性
抵抗発生回路に、前記制御電圧入力回路に印加する電圧
により容量値が変化する可変容量設定回路を接続した構
成である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発振周波数可変幅
の大きい電圧制御発振器に関するものである。
の大きい電圧制御発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来の電圧制御発振器の１例を示
すブロック図である。 １は制御電圧Ｖcontを入力する
制御電圧入力回路、２は共振回路、３は負性抵抗発生回
路、４は出力増幅回路である。 以下、この電圧制御発
振器の動作を説明する。共振回路２から負性抵抗発生回
路３を見込んだときの反射係数をΓTR、ΓTRの位相角を
θＴＲ、負性抵抗発生回路３から共振回路２を見込んだ
ときの反射係数をΓRES、ΓRESの位相角をθRESとする
と、線形発振条件は｜ΓTR｜＞１、かつ、θTR＝−θ
RESである。 ΓTRとΓRESは周波数の関数である。この
線形発振条件を満たす周波数で発振波形が励起され、発
振波形は出力増幅回路４で増幅される。一般に出力増幅
回路４は、電圧制御発振器の次段の回路によってΓTRが
乱されないようにするためのバッファとして使われる
が、回路形式によっては負性抵抗発生回路３が出力増幅
回路４を兼ねることも可能である。発振している状態の
トランジスタは、実際には、線形動作(微小信号動作)で
はなく、非線形動作(大信号動作)をしているため、実際
の発振周波数は、線形発振条件を満たす周波数からずれ
る。 このずれ量はトランジスタの種類や動作条件によ
って変化する。一般的な共振回路２には、印加電圧で容
量値が大きく変化するバラクタ・ダイオードが用いられ
る。 ただし、バラクタ・ダイオードには逆方向に電圧
を印加するため、電流は流れない。 制御電圧Ｖcontを
変化させると、共振回路の中のバラクタ・ダイオードに
印加する電圧が変化し、バラクタ・ダイオードの容量値
が変化して共振回路のΓRESが変化する。 すると線形
発振条件を満たす周波数が変化するため、発振周波数が
変化する。 このように制御電圧Ｖcontで発振周波数を
可変することができるようになる。また、負性抵抗発生
回路３には、ＢＪＴ(バイポーラ・トランジスタ)やＦＥ
Ｔ(電界効果トランジスタ)等のトランジスタがよく使わ
れる。 通常は２つの容量素子を帰還がかかるように、
トランジスタの端子へ帰還容量として接続し、負性抵抗
を発生させる。
すブロック図である。 １は制御電圧Ｖcontを入力する
制御電圧入力回路、２は共振回路、３は負性抵抗発生回
路、４は出力増幅回路である。 以下、この電圧制御発
振器の動作を説明する。共振回路２から負性抵抗発生回
路３を見込んだときの反射係数をΓTR、ΓTRの位相角を
θＴＲ、負性抵抗発生回路３から共振回路２を見込んだ
ときの反射係数をΓRES、ΓRESの位相角をθRESとする
と、線形発振条件は｜ΓTR｜＞１、かつ、θTR＝−θ
RESである。 ΓTRとΓRESは周波数の関数である。この
線形発振条件を満たす周波数で発振波形が励起され、発
振波形は出力増幅回路４で増幅される。一般に出力増幅
回路４は、電圧制御発振器の次段の回路によってΓTRが
乱されないようにするためのバッファとして使われる
が、回路形式によっては負性抵抗発生回路３が出力増幅
回路４を兼ねることも可能である。発振している状態の
トランジスタは、実際には、線形動作(微小信号動作)で
はなく、非線形動作(大信号動作)をしているため、実際
の発振周波数は、線形発振条件を満たす周波数からずれ
る。 このずれ量はトランジスタの種類や動作条件によ
って変化する。一般的な共振回路２には、印加電圧で容
量値が大きく変化するバラクタ・ダイオードが用いられ
る。 ただし、バラクタ・ダイオードには逆方向に電圧
を印加するため、電流は流れない。 制御電圧Ｖcontを
変化させると、共振回路の中のバラクタ・ダイオードに
印加する電圧が変化し、バラクタ・ダイオードの容量値
が変化して共振回路のΓRESが変化する。 すると線形
発振条件を満たす周波数が変化するため、発振周波数が
変化する。 このように制御電圧Ｖcontで発振周波数を
可変することができるようになる。また、負性抵抗発生
回路３には、ＢＪＴ(バイポーラ・トランジスタ)やＦＥ
Ｔ(電界効果トランジスタ)等のトランジスタがよく使わ
れる。 通常は２つの容量素子を帰還がかかるように、
トランジスタの端子へ帰還容量として接続し、負性抵抗
を発生させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ここで、これら個々の
回路部品の公差は、避けることが出来ない。 電圧制御
発振器の場合には、使用する部品のバラツキによって、
発振周波数が変化する。発振周波数可変幅が広ければ、
部品の公差による発振周波数の変動を、制御電圧Ｖcont
で吸収することができるようになる。一般的な共振回路
で使われるバラクタ・ダイオードの容量値変化幅は有限
であるため、制御電圧Ｖcontで変えることのできる共振
回路のΓRESの変化量には、限りがある。発振周波数可
変幅を大きくするには、バラクタ・ダイオードの容量値
を大きくすればよいが、共振回路のＱ値が低下し、Ｃ／
Ｎ特性(位相雑音特性)が低下するという問題が起こる。
Ｃ／Ｎ特性とは、発振周波数(キャリア)における出力
電力と、発振周波数からオフセット周波数ｆｍだけ離れ
た周波数における雑音電力との比である。 Ｃ／Ｎ特性
が悪いと無線システムでは大きな問題となることが多
い。本発明の目的は、Ｃ／Ｎ特性を悪化させずに、発振
周波数変化幅を拡大できる電圧制御発振器を提供するこ
とにある。
回路部品の公差は、避けることが出来ない。 電圧制御
発振器の場合には、使用する部品のバラツキによって、
発振周波数が変化する。発振周波数可変幅が広ければ、
部品の公差による発振周波数の変動を、制御電圧Ｖcont
で吸収することができるようになる。一般的な共振回路
で使われるバラクタ・ダイオードの容量値変化幅は有限
であるため、制御電圧Ｖcontで変えることのできる共振
回路のΓRESの変化量には、限りがある。発振周波数可
変幅を大きくするには、バラクタ・ダイオードの容量値
を大きくすればよいが、共振回路のＱ値が低下し、Ｃ／
Ｎ特性(位相雑音特性)が低下するという問題が起こる。
Ｃ／Ｎ特性とは、発振周波数(キャリア)における出力
電力と、発振周波数からオフセット周波数ｆｍだけ離れ
た周波数における雑音電力との比である。 Ｃ／Ｎ特性
が悪いと無線システムでは大きな問題となることが多
い。本発明の目的は、Ｃ／Ｎ特性を悪化させずに、発振
周波数変化幅を拡大できる電圧制御発振器を提供するこ
とにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、負性抵抗発生回路の入力部に共振回路を接
続し、該共振回路に制御電圧入力回路を接続し、該制御
電圧入力回路に印加する電圧を可変することにより発振
周波数を可変する電圧制御発振器において、前記負性抵
抗発生回路に、前記制御電圧入力回路に印加する電圧に
より容量値が変化する可変容量設定回路を接続したもの
である。また、前記負性抵抗発生回路を構成する負性抵
抗を発生させるための帰還容量に、前記可変容量設定回
路の可変容量値を付加したものである。その結果、制御
電圧Ｖcontが変化すると、負性抵抗発生回路における帰
還容量の比が変化し、共振回路から負性抵抗発生回路を
見込んだときの反射係数ΓTRや、ΓTRの位相角θTRが従
来の可変容量を付加していない回路よりも大きく変化す
る。そのため、線形発振条件（｜ΓTR｜＞１、かつ、θ
TR＝−θRES）を満足させる周波数が従来よりも大きく
変化し、発振周波数可変幅を増大させた電圧制御発振器
を実現できるようになる。
成するため、負性抵抗発生回路の入力部に共振回路を接
続し、該共振回路に制御電圧入力回路を接続し、該制御
電圧入力回路に印加する電圧を可変することにより発振
周波数を可変する電圧制御発振器において、前記負性抵
抗発生回路に、前記制御電圧入力回路に印加する電圧に
より容量値が変化する可変容量設定回路を接続したもの
である。また、前記負性抵抗発生回路を構成する負性抵
抗を発生させるための帰還容量に、前記可変容量設定回
路の可変容量値を付加したものである。その結果、制御
電圧Ｖcontが変化すると、負性抵抗発生回路における帰
還容量の比が変化し、共振回路から負性抵抗発生回路を
見込んだときの反射係数ΓTRや、ΓTRの位相角θTRが従
来の可変容量を付加していない回路よりも大きく変化す
る。そのため、線形発振条件（｜ΓTR｜＞１、かつ、θ
TR＝−θRES）を満足させる周波数が従来よりも大きく
変化し、発振周波数可変幅を増大させた電圧制御発振器
を実現できるようになる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の電圧制御発振器の
一実施例を、図１によって詳細に説明する。図１は本発
明における電圧制御発振器の構成例である。 １は制御
電圧Ｖcontを入力とする制御電圧入力回路、２は共振回
路、３は負性抵抗発生回路、４は出力増幅回路、５は可
変容量設定回路である。 ここで可変容量設定回路５
は、制御電圧Ｖcontに応じ、負性抵抗発生回路３中で発
振動作を行うトランジスタに印加した可変容量の値を可
変する。 ΓTRは共振回路２から負性抵抗発生回路３を
見込んだときの反射係数、ΓRESは負性抵抗発生回路３
から共振回路２を見込んだときの反射係数である。制御
電圧Ｖcontを変化させると共振回路のΓRESが変化す
る。 さらに、制御電圧Ｖcontは可変容量設定回路５に
も入力しているため、負性抵抗発生回路中で発振動作を
しているトランジスタに付加した可変容量の容量値が変
わる。その結果、負性抵抗発生回路３における帰還容量
の比が変化し、共振回路２から負性抵抗発生回路３を見
込んだときの反射係数ΓTRや、ΓTRの位相角θTRが従来
の可変容量を付加していない回路よりも大きく変化す
る。そのため、線形発振条件（｜ΓTR｜＞１、かつ、θ
TR＝−θRES）を満足させる周波数が従来よりも大きく
変化し、発振周波数可変幅を増大させた電圧制御発振器
を実現できるようになる。
一実施例を、図１によって詳細に説明する。図１は本発
明における電圧制御発振器の構成例である。 １は制御
電圧Ｖcontを入力とする制御電圧入力回路、２は共振回
路、３は負性抵抗発生回路、４は出力増幅回路、５は可
変容量設定回路である。 ここで可変容量設定回路５
は、制御電圧Ｖcontに応じ、負性抵抗発生回路３中で発
振動作を行うトランジスタに印加した可変容量の値を可
変する。 ΓTRは共振回路２から負性抵抗発生回路３を
見込んだときの反射係数、ΓRESは負性抵抗発生回路３
から共振回路２を見込んだときの反射係数である。制御
電圧Ｖcontを変化させると共振回路のΓRESが変化す
る。 さらに、制御電圧Ｖcontは可変容量設定回路５に
も入力しているため、負性抵抗発生回路中で発振動作を
しているトランジスタに付加した可変容量の容量値が変
わる。その結果、負性抵抗発生回路３における帰還容量
の比が変化し、共振回路２から負性抵抗発生回路３を見
込んだときの反射係数ΓTRや、ΓTRの位相角θTRが従来
の可変容量を付加していない回路よりも大きく変化す
る。そのため、線形発振条件（｜ΓTR｜＞１、かつ、θ
TR＝−θRES）を満足させる周波数が従来よりも大きく
変化し、発振周波数可変幅を増大させた電圧制御発振器
を実現できるようになる。
【０００６】図３はトランジスタにＢＪＴ(バイポーラ
・トランジスタ)を用いた場合の電圧制御発振器をモデ
ル化した回路例である。 図３では従来から良く知られ
ているＣｏｌｐｔｔｓ発振器を正帰還のＬＣアンプとし
てモデル化した回路に、本発明の可変容量Ｃvaを付加し
てある。 図３のＬ、Ｒeq、Ｃｖは、それぞれ共振回路
２のイングクタンス成分、容量成分、等価抵抗成分であ
る。この回路では、従来の共振回路の容量成分とバラク
タ・ダイオードの容量成分とを合成し、Ｃｖとしてい
る。 ここで、制御電圧Ｖcontを変化させると、Ｃｖが
変化する。 Ｉｏは電流源、Ｃ１，Ｃ２は、負性抵抗発
生回路３における帰還容量である。 制御電圧Ｖcontに
よって可変容量Ｃvaが変化すると、帰還容量の比(Ｃ
１：Ｃ２＋Ｃva)が変化し、図１の反射係数ΓTRや、Γ
TRの位相角θTRが従来の可変容量Ｃvaを付加していない
回路よりも大きく変化する。 図３では、Ｃ２に並列に
Ｃvaを付加したが、Ｃ１と並列に付加しても良い。 ま
た、トランジスタにＦＥＴ(電界効果トランジスタ)を用
いても良い。
・トランジスタ)を用いた場合の電圧制御発振器をモデ
ル化した回路例である。 図３では従来から良く知られ
ているＣｏｌｐｔｔｓ発振器を正帰還のＬＣアンプとし
てモデル化した回路に、本発明の可変容量Ｃvaを付加し
てある。 図３のＬ、Ｒeq、Ｃｖは、それぞれ共振回路
２のイングクタンス成分、容量成分、等価抵抗成分であ
る。この回路では、従来の共振回路の容量成分とバラク
タ・ダイオードの容量成分とを合成し、Ｃｖとしてい
る。 ここで、制御電圧Ｖcontを変化させると、Ｃｖが
変化する。 Ｉｏは電流源、Ｃ１，Ｃ２は、負性抵抗発
生回路３における帰還容量である。 制御電圧Ｖcontに
よって可変容量Ｃvaが変化すると、帰還容量の比(Ｃ
１：Ｃ２＋Ｃva)が変化し、図１の反射係数ΓTRや、Γ
TRの位相角θTRが従来の可変容量Ｃvaを付加していない
回路よりも大きく変化する。 図３では、Ｃ２に並列に
Ｃvaを付加したが、Ｃ１と並列に付加しても良い。 ま
た、トランジスタにＦＥＴ(電界効果トランジスタ)を用
いても良い。
【０００７】
【発明の効果】従来の電圧制御発振器では、制御電圧に
よる発振周波数可変幅を大きくするにはバラクタ・ダイ
オードの容量値を大きくする必要があるあるため、共振
回路のＱ値が低下してＣ／Ｎ特性が劣化するという問題
が発生する。 しかしながら、本発明によれば、発振動
作を行うトランジスタに可変容量を付加することにより
反射係数ΓTRを変化させることができるため、発振周波
数可変幅を、従来よりも拡大できるようになる。 また
共振回路には変更を加えていないため、共振回路のＱ値
は従来のままである。 従って、Ｃ／Ｎ特性は従来のま
まで、発振周波数可変幅を増大させた電圧制御発振器を
実現できるようになる。発振周波数可変幅が広がると、
部品の公差による発振周波数の変動を制御電圧Ｖcontで
吸収することができるようになり、部品バラツキのため
にずれた発振周波数を目標の値に調整するための調整工
程にかかる費用を削減でき、安価な電圧制御発振器を実
現することができるようになる。
よる発振周波数可変幅を大きくするにはバラクタ・ダイ
オードの容量値を大きくする必要があるあるため、共振
回路のＱ値が低下してＣ／Ｎ特性が劣化するという問題
が発生する。 しかしながら、本発明によれば、発振動
作を行うトランジスタに可変容量を付加することにより
反射係数ΓTRを変化させることができるため、発振周波
数可変幅を、従来よりも拡大できるようになる。 また
共振回路には変更を加えていないため、共振回路のＱ値
は従来のままである。 従って、Ｃ／Ｎ特性は従来のま
まで、発振周波数可変幅を増大させた電圧制御発振器を
実現できるようになる。発振周波数可変幅が広がると、
部品の公差による発振周波数の変動を制御電圧Ｖcontで
吸収することができるようになり、部品バラツキのため
にずれた発振周波数を目標の値に調整するための調整工
程にかかる費用を削減でき、安価な電圧制御発振器を実
現することができるようになる。
【図１】本発明の電圧制御発振器の一実施例を示すブロ
ック図
ック図
【図２】従来の電圧制御発振器の一例を示すブロック図
【図３】本発明の電圧制御発振器をモデル化した回路例
を示す回路図
を示す回路図
１：制御電圧入力回路、２：共振回路、３：負性抵抗発
生回路、４：出力増幅回路、５：可変容量設定回路。
生回路、４：出力増幅回路、５：可変容量設定回路。
Claims (2)
- 【請求項１】 負性抵抗発生回路の入力部に共振回路を
接続し、該共振回路に制御電圧入力回路を接続し、該制
御電圧入力回路に印加する電圧を可変することにより発
振周波数を可変する電圧制御発振器において、前記負性
抵抗発生回路に、前記制御電圧入力回路に印加する電圧
により容量値が変化する可変容量設定回路を接続したこ
とを特徴とする電圧制御発振器。 - 【請求項２】 請求項１記載の電圧制御発振器におい
て、前記負性抵抗発生回路を構成する負性抵抗を発生さ
せるための帰還容量に、前記可変容量設定回路の可変容
量値を付加することを特徴とする電圧制御発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001248556A JP2003060436A (ja) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | 電圧制御発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001248556A JP2003060436A (ja) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | 電圧制御発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003060436A true JP2003060436A (ja) | 2003-02-28 |
Family
ID=19077699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001248556A Pending JP2003060436A (ja) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | 電圧制御発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003060436A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009065295A (ja) * | 2007-09-04 | 2009-03-26 | Toyota Industries Corp | 電圧制御発振器 |
-
2001
- 2001-08-20 JP JP2001248556A patent/JP2003060436A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009065295A (ja) * | 2007-09-04 | 2009-03-26 | Toyota Industries Corp | 電圧制御発振器 |
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