JP2006005558A - 高周波発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡素な構造で、優れたＱ値、およびＣ／Ｎ特性を有し、負荷特性に優れる高周波発振器を構成する。
【解決手段】 高周波発振器は、共振回路１０と、該共振回路１０に接続するとともに出力端子ＯＵＴに接続する帰還増幅回路１とを備える。帰還増幅回路１は、ベースが共振回路１０に接続し、コレクタがインダクタＬ１１を介して駆動電源端子Ｖｂに接続するとともにコンデンサＣ２を介してグランドに接続することにより高周波的に接地し、エミッタがエミッタ抵抗Ｒ１、インダクタＬ１の直列回路とコンデンサＣ１とを介してグランドに接続し、ベース−エミッタ間に帰還用コンデンサＣ３が接続した発振用トランジスタＴｒ１を備える。この発振用トランジスタＴｒ１のベースがバイアス抵抗Ｒ１２を介して出力端子ＯＵＴに接続する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、所定周波数の高周波信号を発振する高周波発振器、特に、所定周波数で共振する共振回路と該共振回路に接続され共振回路から出力される信号を帰還増幅する能動素子とを備える高周波発振器に関するものである。

従来、高周波発振器の基本構造として、所定の共振周波数を有する共振回路と、該共振回路がベースに接続され、コレクタが接地された発振用トランジスタとからなるものがあり、このような構造の高周波発振器では、発振用トランジスタのエミッタから所定周波数の高周波信号を出力する。ここで、エミッタは発振用トランジスタを流れる直流電流がグランドに流れ出す端子でもあるので、エミッタと接地との間にはインピーダンス素子が接続されなければならない。そして、このインピーダンス素子として、通常、発振用トランジスタのバイアス条件を設定する抵抗素子が接続されている（以下、この抵抗素子を「エミッタ抵抗」と称す。）。ところが、エミッタと接地との間に接続されるこのエミッタ抵抗は高周波的に発振用トランジスタのエミッタ−コレクタ間のインピーダンスとして機能し、共振回路のＱすなわち高周波発振器のＱを劣化させ、Ｃ／Ｎ特性を劣化させてしまう。

また、エミッタに負荷（後段の回路）を直接接続する構成では、この負荷のインピーダンス、すなわち、エミッタから負荷をみたインピーダンスにより高周波発振器の特性が大きく影響を受けてしまい、負荷特性の悪い高周波発振器が構成されてしまう。

これらの問題を解決する回路として、図６に示すような高周波発振器が考案されている。

図６は、従来の高周波発振器の一例を示す回路図である。なお、この高周波発振器は、後述する特許文献１に記載された高周波発振器と略同じ構成であるため、詳細な説明は省略する。
図６に示す高周波発振器は、共振回路１０と該共振回路１０にベースが接続された発振用トランジスタＴｒ1 を含む帰還増幅回路１と、発振用トランジスタＴｒ１のエミッタにベースが接続されたバッファ用トランジスタＴｒ２を含むバッファ回路２とからなり、バッファ回路２のバッファ用トランジスタＴｒ２のコレクタから高周波信号が出力される。また、帰還増幅回路１の発振用トランジスタＴｒ１のエミッタはエミッタ抵抗Ｒ１と、共振回路１０の共振周波数でエミッタ抵抗Ｒ１よりも高いインピーダンスを有するインダクタＬ１とを介してグランドに接続されている。また、発振用トランジスタＴｒ１のベースは、駆動電源端子Ｖｂと接地との間に接続されたバイアス抵抗Ｒ１３，Ｒ１０，Ｒ１１からなるベースバイアス回路のバイアス抵抗Ｒ１０，Ｒ１１の接続点に接続され、バッファ用トランジスタＴｒ２のベースは、前記ベースバイアス回路のバイアス抵抗Ｒ１３，Ｒ１０の接続点に接続されている。
このような構造とすることで、共振周波数で帰還増幅回路１の発振用トランジスタＴｒ１のエミッタ側のインピーダンスが非常に高くなって高周波発振器のＱが劣化せず、良好なＣ／Ｎ特性が得られる。また、帰還増幅回路１と後段の負荷との間のバッファ回路２により、後段の負荷による帰還増幅回路１の発振用トランジスタＴｒ１のエミッタへの影響が抑制されて高周波発振器の特性変化が抑制される。

さらに、この高周波発振器のＣ／Ｎ特性をより一層向上するため、エミッタ抵抗Ｒ１に直列接続するインダクタにキャパシタを並列接続した高周波発振器が特許文献１にて開示されている。
特開平８−１４８９３３号公報

ところが、図６に示した高周波発振器や、特許文献１に記載された高周波発振器は、確かに、Ｑ値が向上されてＣ／Ｎ特性が向上されているが、バッファ回路を用いるために回路構成素子が増加して、消費電力が増加するとともに小型化には適していない。

また、図６に示す高周波発振器や特許文献１に記載された高周波発振器のようにバッファ回路を用いたとしても、後段の負荷の影響を完全には除去できない。

そこで、この発明の目的は、基本構造の高周波発振器から殆ど回路素子を増加することなく、簡素な構造で、優れたＱ値およびＣ／Ｎ特性を有し、負荷特性に優れる高周波発振器を構成することにある。
また、この発明の目的は、バッファ回路を用いた場合に、後段の負荷に影響されることをより一層抑制し、さらに負荷特性に優れる高周波発振器を構成することにある。

この発明は、所定周波数で共振する共振回路と、ベースが共振回路に接続され、該共振回路とともに発振回路を形成する発振用トランジスタと、を備えた高周波発振器において、発振用トランジスタのベースバイアス回路の抵抗の途中に発振回路で発振した高周波信号を出力する信号出力点を設けたことを特徴としている。

また、この発明の高周波発振器は、ベースバイアス回路の駆動電源端子とベースとの間に接続された抵抗の途中に信号出力点を設けたことを特徴としてる。

また、この発明の高周波発振器は、ベースバイアス回路のベースとグランドとの間に接続された抵抗の途中に信号出力点を設けたことを特徴としている。

これらの構成では、高周波信号を帰還増幅する発振用トランジスタのベースバイアス回路の抵抗の途中点（信号出力点）から高周波信号を出力することで、発振回路の高周波信号の出力部に後段の負荷が接続された場合に、発振回路から出力部側を見たインピーダンスにベースバイアス回路の信号出力点とベースとの間の抵抗のインピーダンスが含まれるため、この分の抵抗がアッテネータとして機能する。これにより、この抵抗のインピーダンス分だけ、発振回路から見た出力部側のインピーダンスの変動量が小さくなり、高周波発振器の負荷特性が回路を追加することなく改善される。この際、信号出力点を発振用トランジスタのベースと駆動電源端子との間の抵抗の途中点にしても、発振用トランジスタのベースとグランドとの間の抵抗の途中点にしても、後段の回路と発振回路の発振用トランジスタとの間に抵抗が挿入されるので、同様の作用が生じる。

また、この発明の高周波発振器は、信号出力点にベースが接続されコレクタから高周波信号を出力するバッファ用トランジスタを有するバッファ回路を備えたことを特徴としている。

この構成では、高周波信号を帰還増幅する発振用トランジスタに抵抗、バッファ回路を介して外部回路が接続されるため、後段の負荷による発振回路に接続されるインピーダンスの変化がバッファ回路と抵抗とによりさらに抑制されて、負荷特性がさらに改善される。

また、この発明の高周波発振器は、信号出力点と発振用トランジスタのベースとの間にスイッチ素子を設けたことを特徴としている。

この構成では、スイッチ素子、例えばスイッチング用トランジスタにオン制御信号が入力されると、スイッチング用トランジスタのコレクタ−エミッタ間が導通状態となり、発振用トランジスタで帰還増幅した共振回路の共振周波数の信号、すなわち、高周波信号が発振用トランジスタのベースに接続された抵抗およびスイッチング用トランジスタを介して出力される。一方、スイッチング用トランジスタにオフ制御信号が入力されると、スイッチング用トランジスタのコレクタ−エミッタ間が開放状態となり、高周波信号は出力されない。

ここで、この構成の高周波発振器を複数用いて、これらの高周波発振器の出力部同士を接続するとともに、各高周波発振器にスイッチング信号を入力し、スイッチング信号によりオン制御された高周波発振器で生成した高周波信号を出力する高周波発振装置を構成する。このような構成では、オフ制御された高周波発振器は、オン制御された高周波発振器の出力部に接続される負荷として機能する。そして、前述のように、オフ制御状態の高周波発振器は、コレクタ−エミッタ間が開放状態にあるので高いインピーダンスの負荷として機能する。このため、オン制御されている高周波発振器からみた出力部のインピーダンスに対する後段の回路のインピーダンスの比率が低くなり、後段の回路のインピーダンスの変動による影響が抑制される。

この発明によれば、発振用トランジスタのベースバイアス回路に接続された抵抗の途中点を信号出力点として後段の外部回路が接続されることで、非常に簡素な構造でありながら、高いＱ値、および高いＣ／Ｎ特性を有し、且つ、優れた負荷特性を有する高周波発振器を構成することができる。

また、この発明によれば、発振用トランジスタのベースバイアス回路の駆動電源端子とベースとの間に接続された抵抗とバッファ回路とを介して後段の外部回路が接続されることで、より一層負荷特性に優れる高周波発振器を構成することができる。

また、この発明によれば、発振用トランジスタのベースバイアス回路にスイッチ素子を挿入することで、スイッチ素子がオン制御されると高周波信号を出力し、オフ制御されると、外部から見て高インピーダンスの負荷として機能する高周波発振器を構成することができる。これにより、この構成からなる複数の高周波発振器の出力部同士を接続してなる高周波発振装置では、オン制御されて高周波信号を出力する高周波発振器に対して、オフ制御されている高周波発振器が高インピーダンス負荷として出力部に接続されるので、高周波信号を出力する高周波発振器の負荷特性を向上することができる。

本発明の第１の実施形態に係る高周波発振器について、図１を参照して説明する。なお、本実施形態では、高周波発振器として電圧制御発振器を例に説明する。
図１は本実施形態の電圧制御発振器の回路図である。
図１に示すように、本実施形態の電圧制御発振器は、コントロール電圧入力端子ＶｃにインダクタＬ０を介して接続する共振回路１０と、該共振回路１０にカップリングコンデンサＣ２０を介して接続し、駆動電源端子ＶｂにインダクタＬ１１を介して接続し、外部出力端子ＯＵＴにカップリングコンデンサＣ３０を介して接続する帰還増幅回路１とを備える。

この電圧制御発振器は、具体的には次に回路構成からなる。
インダクタＬ１０とコンデンサＣ１０とは並列共振回路をなしており、その一方端がコンデンサＣ１１とカップリングコンデンサＣ２０との接続点に接続し、他方端がグランドに接続している。バラクタダイオードＶＤは、カソードがコンデンサＣ１１を介して前記並列共振回路に接続し、アノードがグランドに接続している。これら、バラクタダイオードＶＤ、コンデンサＣ１１、および、並列共振回路のインダクタＬ１０とコンデンサＣ１０により共振回路１０を構成している。

コントロール電圧入力端子Ｖｃは、インダクタＬ０を介してバラクタダイオードＶＤのカソードに接続するとともに、コンデンサＣ０を介して高周波的に接地している。

発振用トランジスタＴｒ１のベースは、カップリングコンデンサＣ２０を介して共振回路１０に接続するとともに、バイアス抵抗Ｒ１１を介して接地し、バイアス抵抗Ｒ１２，Ｒ１３を介して駆動電源端子Ｖｂに接続している。これらバイアス抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３、駆動電源端子Ｖｂ、およびグランド（接地）からなる回路が本発明の「ベースバイアス回路」に相当する。また、バイアス抵抗Ｒ１２とバイアス抵抗Ｒ１３との接続点は、カップリングコンデンサＣ３０を介して出力端子ＯＵＴに接続するとともに、コンデンサＣ３１を介してグランドに接続している。ここで、バイアス抵抗Ｒ１２とバイアス抵抗Ｒ１３との接続点が本発明の「信号出力点」に相当する。また、バイアス抵抗Ｒ１２およびバイアス抵抗Ｒ１３の抵抗値は、出力する高周波信号が最適なレベルとなり、且つ必要とする負荷特性が得られるアイソレーションとなるように適当（最適）な値に設定されており、バイアス抵抗Ｒ１２の抵抗値は比較的小さな値に設定されている。
発振用トランジスタＴｒ１のコレクタは、インダクタＬ１１を介して駆動電源端子Ｖｂに接続するとともに、コンデンサＣ２を介して高周波的に接地している。
発振用トランジスタＴｒ１のエミッタはエミッタ抵抗Ｒ１とインダクタＬ１との直列回路を介してグランドに接続するとともに、コンデンサＣ１を介してグランドに接続している。ここで、インダクタＬ１は、前記共振回路１０の共振周波数において、そのインピーダンスがエミッタ抵抗Ｒ１のインピーダンスよりも大きくなるように設定されている。また、発振用トランジスタＴｒ１のベース−エミッタ間には、帰還用コンデンサＣ３が接続している。これら、発振用トランジスタＴｒ１、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３、エミッタ抵抗Ｒ１，バイアス抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３、インダクタＬ１により帰還増幅回路１を構成している。そして、共振回路１０と帰還増幅回路１とからなる回路が、本発明の「発振回路」に相当する。

このような電圧制御発振器では、コントロール電圧入力端子Ｖｃから所定の電圧が印加されると、バラクタダイオードＶＤがこの印加電圧に応じたキャパシタンスのコンデンサとして機能する。これにより、共振回路１０はこのバラクタダイオードのキャパシタンス、コンデンサＣ１０、Ｃ１１のキャパシタンス、インダクタＬ１０のインダクタンスに基づく共振周波数を有する。

発振用トランジスタＴｒ１のベースには、駆動電源入力端子Ｖｂからバイアス抵抗Ｒ１３，Ｒ１２を介して、バイアス抵抗Ｒ１１の抵抗値とバイアス抵抗Ｒ１２，Ｒ１３の合成抵抗値との比に応じたベースバイアス電流が供給され、コレクタ−エミッタ間にはエミッタ抵抗Ｒ１に応じた駆動電流が供給されて、発振用トランジスタＴｒ１が駆動する。これにより、発振用トランジスタＴｒ１と、コンデンサＣ１と帰還用コンデンサＣ３と共振回路１０とから構成されるコルピッツ発振回路により共振回路１０の共振周波数の高周波信号を発振する。この時、コルピッツ型発振回路は帰還型発振回路であるので、発振用トランジスタＴｒ１のベースとエミッタとで略同じレベルの高周波信号が流れる。バイアス抵抗Ｒ１２は比較的抵抗値が小さいので、発振した高周波信号はベースに接続されたベースバイアス回路のバイアス抵抗Ｒ１２とバイアス抵抗Ｒ１３の接続点にも伝搬されて、カップリングコンデンサＣ３０を介して出力端子ＯＵＴから出力される。

ここで、このような電圧制御発振器の共振回路１０のＱ値およびＣ／Ｎ特性は帰還増幅回路１の発振用トランジスタＴｒ１のエミッタに接続するインピーダンスに依存するが、本実施形態の構成では、エミッタにエミッタ抵抗Ｒ１とインダクタＬ１とが接続され、インダクタＬ１のインピーダンスが共振回路１０の共振周波数で十分に大きくなるように設定されているので、高いＱ値を有し、高いＣ／Ｎ特性を得ることができる。

さらに、発振用トランジスタＴｒ１と出力端子ＯＵＴとの間にバイアス抵抗Ｒ１２が直列接続されているので、バイアス抵抗Ｒ１２がアッテネータとして機能して、所望のアイソレーションが得られる。これにより、出力端子ＯＵＴに接続される負荷によるインピーダンスが変動しても、帰還増幅回路１から見た出力端子ＯＵＴ側のインピーダンスの変化が抑制されて、負荷特性に優れる電圧制御発振器を構成することができる。

また、このように、本実施形態の構成では、従来技術に示したようなバッファ回路を設けなくても優れた負荷特性を得ることができるので、電圧制御発振器を小型化、省電力化することができる。

次に、第２の実施形態に係る電圧制御発振器について図２を参照して説明する。
図２は本実施形態の電圧制御発振器の回路図である。
図２に示す電圧制御発振器は、発振用トランジスタＴｒ１のベースと駆動電源端子Ｖｂ
との間にバイアス抵抗Ｒ１３を接続し、ベースと接地との間にベース側からバイアス抵抗Ｒ１４，Ｒ１１を直列接続したものである。また、これらバイアス抵抗Ｒ１４とバイアス抵抗Ｒ１１との接続点を、カップリングコンデンサＣ３０を介して出力端子ＯＵＴに接続するとともに、コンデンサＣ３１を介してグランドに接続したものである。そして、他の構成は第１の実施形態に示した電圧制御発振器と同じである。

このような構成では、発振した高周波信号は、発振用トランジスタＴｒ１のベースに接続するバイアス抵抗Ｒ１４を介し、さらにカップリングコンデンサＣ３０を介して出力端子ＯＵＴから出力される。これにより、発振用トランジスタＴｒ１のベースと接地との間のバイアス抵抗Ｒ１４がアッテネータとして機能して、所望のアイソレーションが得られる。これにより、前述の第１の実施形態と同様に、出力端子ＯＵＴに接続される負荷によるインピーダンスが変動しても、帰還増幅回路１から見た出力端子ＯＵＴ側のインピーダンスの変化が抑制されて、負荷特性に優れる電圧制御発振器を構成することができる。

次に、第３の実施形態に係る電圧制御発振器について図３を参照して説明する。
図３は本実施形態の電圧制御発振器の回路図である。
図３に示すように、本実施形態の電圧制御発振器は、コントロール電圧入力端子ＶｃにインダクタＬ０を介して接続する共振回路１０と、該共振回路１０にカップリングコンデンサＣ２０を介して接続する帰還増幅回路１と、帰還増幅回路１の発振用トランジスタＴｒ１のベースにバイアス抵抗Ｒ１２およびカップリングコンデンサＣ２１を介して接続し、インダクタＬ１１を介して駆動電源端子Ｖｂに接続し、カップリングコンデンサＣ４０を介して第２出力端子ＯＵＴ２に接続するバッファ回路２とを備える。

この電圧制御発振器は、具体的には次に回路構成からなる。
インダクタＬ１０とコンデンサＣ１０とは並列共振回路をなしており、その一方端がコンデンサＣ１１とカップリングコンデンサＣ２０との接続点に接続し、他方端がグランドに接続している。バラクタダイオードＶＤは、カソードがコンデンサＣ１１を介して前記並列共振回路に接続し、アノードがグランドに接続している。これら、バラクタダイオードＶＤ、コンデンサＣ１１、および、並列共振回路のインダクタＬ１０とコンデンサＣ１０により共振回路１０を構成している。

コントロール電圧入力端子Ｖｃは、インダクタＬ０を介してバラクタダイオードＶＤのカソードに接続するとともに、コンデンサＣ０を介して高周波的に接地している。

発振用トランジスタＴｒ１のベースは、カップリングコンデンサＣ２０を介して共振回路１０に接続するとともに、バイアス抵抗Ｒ１１を介して接地し、バイアス抵抗Ｒ１２，Ｒ１５，Ｒ１３を介して駆動電源端子Ｖｂに接続している。これらバイアス抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１５，Ｒ１３、駆動電源端子Ｖｂ、およびグランド（接地）からなる回路が本発明の「ベースバイアス回路」に相当する。また、バイアス抵抗Ｒ１２とバイアス抵抗Ｒ１５との接続点は、カップリングコンデンサＣ２１を介して後述するバッファ回路２のバッファ用トランジスタＴｒ２のベースに接続している。ここで、バイアス抵抗Ｒ１２とバイアス抵抗Ｒ１５との接続点が本発明の「信号出力点」に相当する。

発振用トランジスタＴｒ１のコレクタは、後述するバッファ回路２のバッファ用トランジスタＴｒ２のエミッタに接続するとともに、コンデンサＣ２を介して高周波的に接地している。

発振用トランジスタＴｒ１のエミッタはエミッタ抵抗Ｒ１とインダクタＬ１との直列回路を介してグランドに接続するとともに、コンデンサＣ１を介してグランドに接続している。また、発振用トランジスタＴｒ１のベース・エミッタ間には、帰還用コンデンサＣ３が接続している。これら、発振用トランジスタＴｒ１、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３、エミッタ抵抗Ｒ１，バイアス抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１５、およびインダクタＬ１により帰還増幅回路１を構成している。そして、共振回路１０と帰還増幅回路とからなる回路が、本発明の「発振回路」に相当する。

バッファ用トランジスタＴｒ２のベースは、バイアス抵抗Ｒ１３を介して駆動電源端子Ｖｂに接続するとともに、バイアス抵抗Ｒ１５，Ｒ１２，Ｒ１１を介して接地している。バッファ用トランジスタＴｒ２のコレクタは、インダクタＬ１１を介して駆動電源端子Ｖｂに接続するとともに、コンデンサＣ４を介してグランドに接続し、且つ、カップリングコンデンサＣ４０を介して第２出力端子ＯＵＴ２に接続している。これら、バッファ用トランジスタＴｒ２、コンデンサＣ４、バイアス抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１５によりバッファ回路２を構成している。

ここで、バイアス抵抗Ｒ１２およびバイアス抵抗Ｒ１５，Ｒ１３の抵抗値は、バッファ用トランジスタＴｒ２を介して出力する高周波信号が最適なレベルとなり、且つ必要とする負荷特性が得られるアイソレーションとなるように適当（最適）な値に設定されており、バイアス抵抗Ｒ１２の抵抗値は比較的小さな値に設定されている。
このように、本実施形態（図３）に示す電圧制御発振器は、第１の実施形態（図１）に示した発振用トランジスタＴｒ１のベースに接続するバイアス抵抗Ｒ１２とバイアス抵抗Ｒ１５との接続点にバッファ回路２を介して第２出力端子ＯＵＴ２が接続した構成に相当する。

このような電圧制御発振器では、前述のバイアス抵抗Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１５の設定値により発振用トランジスタＴｒ１から高周波信号が出力することを除き、発振用トランジスタＴｒ１から高周波信号が出力されるまでは、第１の実施形態と同じ回路動作を行う。

そして、発振用トランジスタＴｒ１で発振した高周波信号は、発振用トランジスタＴｒ１のベースに接続するバイアス抵抗Ｒ１２とカップリングコンデンサＣ２１を介して、バッファ用トランジスタＴｒ２のベースに入力される。バッファ用トランジスタＴｒ２は、バイアス抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１５の直列回路と、バイアス抵抗Ｒ１３との比に応じたベースバイアス電流により駆動し、入力された高周波信号を増幅する。増幅された高周波信号は、バッファ用トランジスタＴｒ２のコレクタに接続された第２出力端子ＯＵＴ２を介して後段の回路に出力される。

このような構成とすることで、第１の実施形態に示した電圧制御発振器と同様に、高いＱ値を有し、優れたＣ／Ｎ特性を有する電圧制御発振器を構成することができる。さらに、帰還増幅回路１の発振用トランジスタＴｒ１はベースバイアス抵抗Ｒ１２、バッファ回路２のバッファ用トランジスタＴｒ２のベース−コレクタ間を介して後段の回路の負荷に接続されているので、バイアス抵抗Ｒ１２とバッファ回路２のバッファ用トランジスタＴｒ２とがアッテネータとして機能し、バイアス抵抗Ｒ１２単独の場合よりもさらに負荷変動の影響を抑制することができる。すなわち、より一層負荷特性に優れる電圧制御発振器を形成することができる。

次に、第４の実施形態に係る電圧制御発振器について図４を参照して説明する。
図４は本実施形態に係る電圧制御発振器の回路図である。

図４に示す電圧制御発振器は、エミッタがバイアス抵抗Ｒ１２に接続しコレクタがバイアス抵抗Ｒ１３に接続するスイッチング用トランジスタＴｒ３を、ベースバイアス供給回路のバイアス抵抗Ｒ１２，Ｒ１３間に設置して、このスイッチング用トランジスタＴｒ３のコレクタをカップリングコンデンサＣ３０を介して出力端子ＯＵＴに接続したものである。また、図４に示す電圧制御発振器は、エミッタ抵抗Ｒ１のエミッタに対向する側の端部を共振回路１０のインダクタＬ１０の途中点に接続したものであり、他の構成は図１に示した電圧制御発振器と同じである。ここで、スイッチング用トランジスタＴｒ３が本発明の「スイッチ素子」に相当する。

スイッチング用トランジスタＴｒ３のベースは、該スイッチング用トランジスタＴｒ３のオン／オフ制御を行うスイッチング制御信号が入力されるスイッチング制御信号入力端子Ｖｃｏｎに接続している。

スイッチング用トランジスタＴｒ３のベースにオン制御信号が入力されると、スイッチング用トランジスタＴｒ３のコレクタ−エミッタ間が導通して、発振用トランジスタＴｒ１のベースにバイアス電流が供給される。これにより、発振用トランジスタＴｒ１は駆動して共振回路１０の共振周波数の高周波信号を発振する。発振した高周波信号は、バイアス抵抗Ｒ１２、スイッチング用トランジスタＴｒ３のエミッタ−コレクタ、カップリングコンデンサＣ３０を介して出力端子ＯＵＴに出力される。

一方、スイッチング用トランジスタＴｒ３のベースにオフ制御信号が入力されると、スイッチング用トランジスタＴｒ３のコレクタ−エミッタ間が開放して、発振用トランジスタＴｒ１のベースにバイアス電流が供給されない。このため、出力端子ＯＵＴから見た本電圧制御回路は高インピーダンスの負荷として機能する。なお、前述の説明では、スイッチ素子にｎｐｎ型トランジスタを用いたが、他の能動素子等のスイッチ機能を備える回路素子用いてもよい。

ここで、この構成の電圧制御発振器を並列接続した高周波発振装置を形成する。
図５は、図４に示す電圧制御発振器を複数備えた高周波発振装置の概略構成を示すブロック図である。

図５に示すように、各電圧制御発振器１００ａ〜１００ｄの出力端子ＯＵＴ同士を接続して高周波発振装置の出力端子ＯＵＴｅとし、各電圧制御発振器１００ａ〜１００ｄのスイッチング制御信号入力端子Ｖｃｏｎのそれぞれへ個別に制御信号を入力させるスイッチング制御信号生成回路１０１を備え、各電圧制御発振器１００ａ〜１００ｄのコントロール電圧入力端子Ｖｃに所定電圧を印加する電圧制御信号生成回路１０２を備えることで、高周波発振装置が構成されている。

このような高周波発振装置では、各電圧制御発振器１００ａ〜１００ｄから発振される高周波信号の周波数が異なるように設定されており、スイッチング制御信号生成回路１０１で、高周波信号を出力させる１つの電圧制御発振器にのみオン制御信号を出力して、他の電圧制御発振器にはオフ制御信号を出力する。これにより、オン制御信号が入力された電圧制御発振器のみが高周波信号を発振して出力端子ＯＵＴから出力し、これが高周波発振装置の出力端子ＯＵＴｅから出力される。この際、オフ制御信号が入力された電圧制御発振器はいずれも、前述のように出力端子から見て高インピーダンスの負荷として機能する。そのため、高周波信号を出力する電圧制御発振器から見れば、その出力端子に複数の高インピーダンスの負荷が接続された状態となる。これらの高インピーダンスの負荷は高周波信号を殆ど消費しないので、高周波信号を出力する電圧制御発振器の出力は殆どが無駄なく出力端子ＯＵＴｅから出力される。出力される高周波信号に無駄がないということは、出力レベルを必要以上に大きくしなくてもよいので、例えば発振用トランジスタのベースと信号出力点との間の抵抗値を大きくすることが可能になる。この場合は、その電圧制御発振器は負荷特性に優れたものになるので、高周波発振装置全体としても負荷特性に優れたものになる。

また、本実施形態の電圧制御発振器では、エミッタ抵抗Ｒ１がインダクタＬ１０の途中点に接続している。このため、インダクタＬ１０は共振回路１０においてはインダクタＬ１０としてそのまま機能し、帰還増幅回路１においてはインダクタＬ１０のグランド側の一部であるインダクタＬ１０ｂがインピーダンス素子として機能する。すなわち、発振用トランジスタＴｒ１のエミッタはエミッタ抵抗Ｒ１、インダクタＬ１０ｂを介してグランドに接続している。ここで、インダクタＬ１０ｂが共振回路１０の共振周波数においてエミッタ抵抗Ｒ１のインピーダンスよりも十分大きなインピーダンスに設定されていることで、前述の第１の実施形態と同じ効果、すなわち、高いＱ値を有し、優れたＣ／Ｎ特性を有する電圧制御発振器を形成することができる。さらには、共振回路１０を構成するインダクタＬ１０で増幅回路１のエミッタ抵抗Ｒ１に接続するインダクタを兼用することで、電圧制御発振器を小型化することができる。ところで、この発振用トランジスタＴｒ１のエミッタに接続するエミッタ抵抗Ｒ１がインダクタＬ１０の途中点に接続する構成は、前述の各実施形態に適応しても良い。

なお、前述の各実施形態では、電圧制御発振器を例に説明を行ったが、共振回路とこれに接続するトランジスタを備えた増幅回路とからなる高周波発振器であれば、前述の構成を適用でき、前述の効果を奏することができる。

第１の実施形態に係る電圧制御発振器の回路図 第２の実施形態に係る電圧制御発振器の回路図 第３の実施形態に係る電圧制御発振器の回路図 第４の実施形態に係る電圧制御発振器の回路図 図４に示す電圧制御発振器を複数備えた高周波発振装置の概略構成図 従来の電圧制御発振器の回路図

符号の説明

１−増幅回路
２−バッファ回路
１０−共振回路
１００ａ〜１００ｄ−電圧制御発振器
１０１−スイッチング制御信号生成回路
１０２−電圧制御信号生成回路

Claims (5)

1. 所定周波数で共振する共振回路と、
   ベースが前記共振回路に接続され、該共振回路とともに発振回路を構成する発振用トランジスタと、を備えた高周波発振器において、
   前記発振用トランジスタのベースバイアス回路の抵抗の途中に、前記発振回路で発振した高周波信号を出力する信号出力点を設けたことを特徴とする高周波発振器。
2. 前記ベースバイアス回路の抵抗は、前記ベースバイアス回路の駆動電源端子と前記ベースとの間に接続された抵抗である請求項１に記載の高周波発振器。
3. 前記ベースバイアス回路の抵抗は、前記ベースバイアス回路の前記ベースとグランドとの間に接続された抵抗である請求項１に記載の高周波発振器。
4. 前記信号出力点にベースが接続されコレクタから前記高周波信号を出力するバッファ用トランジスタを有するバッファ回路を備えた請求項１〜請求項３のいずれかに記載の高周波発振器。
5. 前記信号出力点と前記発振用トランジスタのベースとの間にスイッチ素子を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の高周波発振器。

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