JP2005217693A

JP2005217693A - 電圧制御発振器

Info

Publication number: JP2005217693A
Application number: JP2004020846A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Chiba; 千葉　　裕
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】制御電圧に対する発振周波数の変化の感度を変えられる電圧制御発振器を提供する。
【解決手段】発振トランジスタ１と、互いに直列接続されたバラクタダイオード２ａ及びストリップ線路２ｂを有すると共にストリップ線路２ｂが接地され、バラクタダイオード２ａが発振トランジスタ１のベースに結合された共振回路２とを備え、ストリップ線路２ｂを一端が接地された第１のストリップ線路２ｂ１と第１のストリップ線路２ｂ１に直列接続された第２のストリップ線路２ｂ２とで構成し、第１のストリップ線路２ｂ１の特性インピーダンスと第２のストリップ線路２ｂ２の特性インピーダンスとを互いに異ならせた。
【選択図】図１

Description

本発明は電圧制御発振器に関する。

図６は従来の電圧制御発振器の回路構成を示し、共振回路ブロック３７ｂと発振回路ブロック３８とから構成される。第１のバリキャップダイオード２３と第２のバリキャップダイオード２４のカソードを互いに接続し、互いに接続したカソードはチョークコイル２１を介して電圧制御端子３４に接続される。電圧制御端子３４は第１のコンデンサ２０を介して接地される。第１のバリキャップダイオード２３のアノードは基板に構成されたストリップライン５１に接続され、このストリップライン５１の終端は接地される。

第２のバリキャップダイオード２４のアノードにインダクタ５２を接続し、その他端はチョークコイル５３に接続され、チョークコイル５３の他端は基板に形成されたストリップライン５４の一端に接続され、ストリップライン５４の他端は接地される。

コンデンサ２６はインダクタ５２とチョークコイル５３との接続点に接続され、そのコンデンサ２６の他端は発振回路ブロック３８のトランジスタ３１のベースに接続される。トランジスタ３１のエミッタに接続された抵抗３０の他端はストリップライン５１の一部に接続されている。
以上の構成によれば、ストリップライン５１の一部をトリミングすることで周波数調整を行うことができる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００１−２３７６４２号公報（図２）

電圧制御発振器においては、発振周波数の調整は重要事項であり、上記従来の構成ではストリップラインのトリミングによってそれを可能としている。一方、電圧制御発振器においては、バリキャップダイオードに印加する制御電圧に対する周波数の変化特性、即ち周波数感度も重要事項であり、上記の従来の構成では周波数感度の調整が不可能であった。

本発明は、周波数感度を変えられる電圧制御発振器を提供することを目的とする。

上記目的のため、本発明の電圧制御発振器は、発振トランジスタと、互いに直列接続されたバラクタダイオード及びストリップ線路を有すると共に前記ストリップ線路が接地され、前記バラクタダイオードが前記発振トランジスタのベースに結合された共振回路とを備え、前記ストリップ線路を一端が接地された第１のストリップ線路と前記第１のストリップ線路に直列接続された第２のストリップ線路とで構成し、前記第１のストリップ線路の特性インピーダンスと前記第２のストリップ線路の特性インピーダンスとを互いに異ならせた。

また、前記ストリップラインは所定の長さと幅とを有して回路基板上に形成された導体から構成され、前記導体の１辺上の互いに離間した二つの位置又は前記１辺の両端近傍の二つの位置の一方を接地すると共に他方を前記バラクタダイオードに接続し、前記導体に前記二つの位置の間であって前記１辺から内方に切り込まれた切り溝を設ける共に前記切り溝を挟んで幅が互いに異なる前記第１のストリップ線路と前記第２のストリップ線路とを形成した。

請求項１の発明によれば、ストリップ線路を一端が接地された第１のストリップ線路と第１のストリップ線路に直列接続された第２のストリップ線路とで構成し、第１のストリップ線路の特性インピーダンスと第２のストリップ線路の特性インピーダンスとを互いに異ならせたので、第１のストリップ線路の特性インピーダンスを第２のストリップ線路の特性インピーダンスよりも低くすれば周波数感度を高くし、反対に、第１のストリップ線路の特性インピーダンスを第２のストリップ線路の特性インピーダンスよりも高くすれば周波数感度を低くすることができる。

また、請求項２の発明によれば、ストリップラインは所定の長さと幅とを有して回路基板上に形成された導体から構成され、導体の１辺上の互いに離間した二つの位置又は１辺の両端近傍の二つの位置の一方を接地すると共に他方をバラクタダイオードに接続し、導体に二つの位置の間であって１辺から内方に切り込まれた切り溝を設ける共に切り溝を挟んで幅が互いに異なる第１のストリップ線路と第２のストリップ線路とを形成したので、周波数感度の調整と同時に発振周波数の調整も可能となる。

図１に本発明の電圧制御発振器の構成を示す。発振トランジスタ１はそのコレクタが高周波的に接地され、ベースとグランドとの間に共振回路２が接続されることでコルピッツ発振器が構成される。共振回路２は、バラクタダイオード２ａとそれに直列接続されたストリップ線路２ｂとからなり、ストリップ線路２ｂは第１のストリップ線路２ｂ１と第２のストリップ線路２ｂ２との直列接続回路で構成される。そして、第１のストリップ線路２ｂ１の一端が接地され、第２のストリップ線路２ｂ２がバラクタダイオード２ａのアノードに接続される。バラクタダイオード２ａのカソードはコンデンサ３を介して発振トランジスタ１のベースに結合されると共に、チョークインダクタ４を介して制御端子５に接続される。制御端子５はコンデンサ６によって高周波的に接地される。そして、制御端子５に印加された制御電圧によってバラクタダイオードの容量値が変えられ、発振周波数が変えられる。

第１のストリップ線路２ｂ１と第２のストリップ線路２ｂ２とは、回路基板に形成された導体によって構成され、例えば導体幅を異ならせることで特性インピーダンスが互いに異なるように構成される。

そして、第１のストリップ線路２ｂ１の特性インピーダンスをＺ_０１、第２のストリップ線路２ｂ２の特性インピーダンスをＺ_０２とし、それらの長さが発振信号の波長に対して十分短いとして、ストリップ線路２ｂ全体のインピーダンス（バラクタダイオード２ａとの接続点からグランド側を見たインピーダンス）を調べると誘導性となり、そのインダクタンスは図２に示すように周波数が高くなるに従って大きくなることが分かった。

そして、第１のストリップ線路２ｂ１の特性インピーダンスＺ_０１が第２のストリップ線路２ｂ２よりも大きい場合（Ｚ_０１＞Ｚ_０２）にはＡに示すように傾斜が急峻となり、反対に第１のストリップ線路２ｂ１の特性インピーダンスＺ_０１が第２のストリップ線路２ｂ２の特性インピーダンスＺ_０２よりも小さい場合（Ｚ_０１＜Ｚ_０２）にＢに示すように傾斜が緩慢となる。よって、双方のインダクタンスは或る周波数ｆ０で等しくなる。

次に、バラクタダイオード２ａに印加する制御電圧を所定値だけ高くして（従って、バラクタダイオード２ａの容量値を所定値だけ小さくして）発振周波数を高くした時の周波数の変化について考察すると、図２のＡで示されるインダクタンス特性を有するストリップ線路（すなわち、第１のストリップ線路２ｂ１の特性インピーダンスＺ_０１が第２のストリップ線路２ｂ２の特性インピーダンスＺ_０２よりも大きい場合、Ｚ_０１＞Ｚ_０２）を使用すると、インダクタンス値の増加が大きいので周波数はあまり高くはならず、周波数感度は低くなる。反対に、図２のＢで示されるインダクタンス特性を有するストリップ線路（すなわち、第１のストリップ線路２ｂ１の特性インピーダンスＺ_０１が第２のストリップ線路２ｂ２の特性インピーダンスＺ_０２よりも小さい場合、Ｚ_０１＜Ｚ_０２）を使用すると、インダクタンス値の増加が少ないので周波数はより高くなり、周波数感度は高くなる。

上記の二つのストリップ線路２ｂ１及び２ｂ２は図３、図４に示すように導体１０をトリミングすることで形成することができる。導体１０はストリップ線路２ｂに相当し、回路基板（図示せず）に形成され、所定の長さＬと幅Ｗとを有し、その１辺１ａ上の離間した二つの位置Ｐ１、Ｐ２のうち、Ｐ１が接地され、Ｐ２はバラクタダイオード２ａのアノードに接続される。そして、二つの位置Ｐ１、Ｐ２の間であって１辺１０ａから点線で示すように内方に切り込まれた切り溝１０ｂを設けることで第１のストリップ線路２ｂ１と第２のストリップ線路２ｂ２とを形成している。図３は切り溝１０ｂをＰ２寄りに設けて第１のストリップ線路２ｂ１の幅を第２のストリップ線路２ｂ２の幅よりも広くした例を示し、図４は、切り溝１０ｂをＰ１寄りに設けて第１のストリップ線路２ｂ１の幅を第２のストリップ線路２ｂ２の幅よりも狭くした例を示す。

このようにすれば、導体１０に切り溝１０ｂを設けてトリミングすれば周波数の調整が可能となるだけでなく、周波数感度の調整も可能となる。

なお、図５に示すように、第１のストリップ線路２ｂ１を接地する位置Ｐ１を導体１０の１辺１０ａの一端に設け、第２のストリップ線路２ｂ２をバラクタだオード２ａに接続する位置Ｐ２を１辺１０ａの他端に設けてもよい。

本発明の電圧制御発振器の構成を示す回路図である。本発明の電圧制御発振器におけるストリップ線路の周波数特性図である。本発明の電圧制御発振器における第１及び第２のストリップ線路の構成図である。本発明の電圧制御発振器における第１及び第２のストリップ線路の構成図である。本発明の電圧制御発振器における第１及び第２のストリップ線路の構成図である。従来の電圧制御発振器の構成を示す回路図である。

符号の説明

１：発振トランジスタ
２：共振回路
２ａ：バラクタダイオード
２ｂ：ストリップ線路
２ｂ１：第１のストリップ線路
２ｂ２：第２のストリップ線路
３：コンデンサ
４：チョークインダクタ
５：制御端子
６：コンデンサ
１０：導体
１０ａ：１辺
１０ｂ：切り溝

Claims

発振トランジスタと、互いに直列接続されたバラクタダイオード及びストリップ線路を有すると共に前記ストリップ線路が接地され、前記バラクタダイオードが前記発振トランジスタのベースに結合された共振回路とを備え、前記ストリップ線路を一端が接地された第１のストリップ線路と前記第１のストリップ線路に直列接続された第２のストリップ線路とで構成し、前記第１のストリップ線路の特性インピーダンスと前記第２のストリップ線路の特性インピーダンスとを互いに異ならせたことを特徴とする電圧制御発振器。
前記ストリップラインは所定の長さと幅とを有して回路基板上に形成された導体から構成され、前記導体の１辺上の互いに離間した二つの位置又は前記１辺の両端近傍の二つの位置の一方を接地すると共に他方を前記バラクタダイオードに接続し、前記導体に前記二つの位置の間であって前記１辺から内方に切り込まれた切り溝を設ける共に前記切り溝を挟んで幅が互いに異なる前記第１のストリップ線路と前記第２のストリップ線路とを形成したことを特徴とする請求項１に記載の電圧制御発振器。