JP2008219609A - Oscillator circuit for controlling high-frequency voltage - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高周波用電圧制御発振回路に係り、特に、異常発振を抑制し、位相雑音を改善する高周波用電圧制御発振回路に関する。 The present invention relates to a high-frequency voltage-controlled oscillation circuit, and more particularly to a high-frequency voltage-controlled oscillation circuit that suppresses abnormal oscillation and improves phase noise.
従来の高周波用電圧制御発振回路は、発振用増幅回路と、誘導性リアクタンス素子、容量性可変リアクタンス素子で形成される移相回路とから成り、3次のπ型可変ハイパスフィルタに容量性可変リアクタンス素子を直列に接続して移相回路を構成していた。 A conventional high-frequency voltage-controlled oscillator circuit includes an oscillation amplifier circuit, an inductive reactance element, and a phase shift circuit formed by a capacitive variable reactance element. A capacitive variable reactance is added to a third-order π-type variable high-pass filter. Elements were connected in series to form a phase shift circuit.
従来の高周波用電圧制御発振回路について図9を参照しながら説明する。図9は、従来の高周波用電圧制御発振回路の簡易回路を示す図である。
従来の高周波用電圧制御発振回路は、図9に示すように、発振用増幅回路のトランジスタQのコレクタとベースを帰還ループで接続し、当該帰還ループに可変容量のダイオードD2 、D3 、D1 が直列に接続され、ダイオードD1 とダイオードD3 との間の点が誘導性リアクタンス素子であるコイルL1 の一方に端子に接続し、他方の端子が接地し、ダイオードD2 とダイオードD3 との間の点が誘導性リアクタンス素子であるコイルL2 の一方に端子に接続し、他方の端子が接地されている。
ここで、ダイオードD3 とコイルL1 ,L2 で3次のπ型可変ハイパスフィルタ(HPF:High Pass Filter)を形成している。
A conventional high-frequency voltage-controlled oscillation circuit will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing a simple circuit of a conventional high-frequency voltage-controlled oscillation circuit.
As shown in FIG. 9, in the conventional high-frequency voltage controlled oscillation circuit, the collector and base of the transistor Q of the oscillation amplifier circuit are connected by a feedback loop, and variable capacitance diodes D2, D3, D1 are connected in series to the feedback loop. The point between the diode D1 and the diode D3 is connected to one terminal of the coil L1, which is an inductive reactance element, the other terminal is grounded, and the point between the diode D2 and the diode D3 is an induction. One terminal of the coil L2, which is a reactive reactance element, is connected to a terminal, and the other terminal is grounded.
Here, the diode D3 and the coils L1 and L2 form a third-order π-type variable high pass filter (HPF).
図10に従来回路の発振ループゲインの周波数特性を示す。図10は、従来の高周波用電圧制御発振回路における発振ループゲインの周波数特性を示す図である。図10において、横軸が周波数で、縦軸がゲインを表している。
発振周波数は、図10においては、700MHzとなっており、そのため、移相回路がハイパスフィルタの場合、700MHz以上の周波数において発振ループゲインが0dB以上となって、発振周波数以上の周波数において意図しない発振が発生することが懸念される。
FIG. 10 shows the frequency characteristics of the oscillation loop gain of the conventional circuit. FIG. 10 is a diagram showing the frequency characteristics of the oscillation loop gain in the conventional high-frequency voltage-controlled oscillation circuit. In FIG. 10, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents gain.
The oscillation frequency is 700 MHz in FIG. 10. Therefore, when the phase shift circuit is a high-pass filter, the oscillation loop gain is 0 dB or more at a frequency of 700 MHz or higher, and an unintended oscillation at a frequency of the oscillation frequency or higher. There is a concern that this will occur.
また、従来技術を用いた場合の発振ループ内における発振スペクトラムについて図11を参照しながら、また、高調波成分のレベルについて図12を参照しながら説明する。図11は、従来の発振ループ内の発振スペクトラムを示す図であり、図12は、高調波成分のレベルを示す図である。
図11において、横軸の「1」は所望の発振周波数、「2」以降は高次高調波の次数を示しており、図11、図12から、高次高調波のレベルが所望の発振周波数に対して近いものがあることが確認できる。
Further, the oscillation spectrum in the oscillation loop in the case of using the prior art will be described with reference to FIG. 11, and the level of the harmonic component will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a diagram illustrating an oscillation spectrum in a conventional oscillation loop, and FIG. 12 is a diagram illustrating a level of a harmonic component.
In FIG. 11, “1” on the horizontal axis indicates a desired oscillation frequency, and “2” and thereafter indicate the order of higher harmonics. From FIGS. 11 and 12, the level of the higher harmonics indicates the desired oscillation frequency. It can be confirmed that there is something close to.
高調波成分のレベルは、基本波(1次)との差分を算出したものであり、更に、各次の歪み率(=100*10^(差分/20))を算出して、2次から9次までの歪み率を合計したのが歪み率計(%)である。 The level of the harmonic component is obtained by calculating the difference from the fundamental wave (first order), and further calculating the distortion rate of each order (= 100 * 10 ^ (difference / 20)) from the second order. The strain rate meter (%) is the sum of the strain rates up to the 9th order.
尚、関連する先行技術として、米国特許出願公開 US2005/0242896A1号公報(特許文献1)、特開平11−154824号公報(特許文献2)、特開2006−279158号公報(特許文献3)、特開2000−228602号公報(特許文献4)、特開2005−086366号公報(特許文献5)がある。 As related prior art, US Patent Application Publication US2005 / 0242896A1 (Patent Document 1), JP-A-11-154824 (Patent Document 2), JP-A-2006-279158 (Patent Document 3), Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-228602 (Patent Document 4) and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-086366 (Patent Document 5).
特許文献1には、その図2に具体的回路構成が示されているが、その回路図を簡略化すると、図9に示した構成と同様のものになるものである。図9におけるダイオードD1 、D2 、D3 、コイルL1 、L2 は、特許文献1の図2では、ダイオードD3 、D2 、D4 −D7 、コイルTL1,TL3 、コイルTL2,TL4 が相当している。
FIG. 2 shows a specific circuit configuration in
特許文献2には、温度補償型発振器において、増幅素子の出力容量性リアクタンス回路に温度補償コンデンサを用いることで入出力帰還部誘導性リアクタンス回路の温度変動を補償することが記載されている。
特許文献3には、振幅変調器において、インダクタL1 ,L2 ,L3 、キャパシタC2 、可変容量ダイオードVDからなる低域通過フィルタを構成したものが記載されている。
特許文献4には、共振線路において、複数のマイクロストリップラインの一端とグランドとの間のリアクタンスが等価的に誘導性となる長さに設定されると共に一端同士を互いに接続したものが記載されている。
特許文献5は、広帯域化高周波電力増幅回路において、直列インピーダンス機能インダクタンスとしてマイクロストリップラインを使用し、当該直列インピーダンス機能インダクタンスをコの字形のパターンに形成することが記載されている。
しかしながら、上記従来の高周波電圧制御発振回路において、移相回路がハイパスフィルタの場合、発振ループのゲインが発振周波数より高い周波数においても1以上が維持されることになるため、回路の浮遊容量等による寄生成分が発振周波数以上では、そのリアクタンス成分が無視できなくなり、意図しない高い周波数において発振の位相条件を満足してしまうことが起こり、これにより、発振周波数以上の意図しない周波数において異常発振してしまうおそれがあるという問題点があった。 However, in the conventional high-frequency voltage controlled oscillation circuit, when the phase shift circuit is a high-pass filter, the gain of the oscillation loop is maintained at 1 or higher even at a frequency higher than the oscillation frequency. When the parasitic component is higher than the oscillation frequency, the reactance component cannot be ignored, and the phase condition of the oscillation may be satisfied at an unintended high frequency, thereby causing abnormal oscillation at an unintended frequency higher than the oscillation frequency. There was a problem of fear.
更に、移相回路をハイパスフィルタにすることで、発振ループ中の高次高調波のレベルが比較的高くなり、高次高調波同士のミキシングによって発生する雑音成分が発振周波数の信号に付加され、位相雑音の劣化を招くという問題点があった。 Furthermore, by using a high-pass filter for the phase shift circuit, the level of higher-order harmonics in the oscillation loop becomes relatively high, and noise components generated by mixing the higher-order harmonics are added to the oscillation frequency signal. There was a problem that the phase noise was deteriorated.
また、3次のπ型のハイパスフィルタでは、誘導性リアクタンス素子が2つ(図9においてコイルL1 ,L2 )必要であり、かつその素子のQを高めるために、実際の製品では基板に形成された伝送線路を2本適用していたため、製品の小型化が制約されるという問題点があった。 In addition, in the third-order π-type high-pass filter, two inductive reactance elements (coils L1 and L2 in FIG. 9) are required, and in order to increase the Q of the elements, an actual product is formed on a substrate. Since two transmission lines were applied, there was a problem that miniaturization of the product was restricted.
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、異常発振を抑制し、位相雑音を改善すると共に回路を小型化できる高周波用電圧制御発振回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a high-frequency voltage-controlled oscillation circuit capable of suppressing abnormal oscillation, improving phase noise, and miniaturizing the circuit.
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、発振用増幅回路を備える高周波用電圧制御発振回路において、発振用増幅回路の帰還ループに、3次以上の奇数のπ型ローパスフィルタと、当該ローパスフィルタの入力側及び出力側に直列に接続された容量性可変リアクタンス素子とを有するバンドパスフィルタ特性を実現する移相回路を設け、ローパスフィルタが、帰還ループに直列に接続する誘導性リアクタンス素子と、当該誘導性リアクタンス素子の入力側及び出力側に並列に接続された容量性可変リアクタンス素子とを備えることを特徴とする。 The present invention for solving the problems of the conventional example described above, in a high-frequency voltage-controlled oscillation circuit including an oscillation amplifier circuit, an odd-numbered π-type low-pass filter of the third order or higher and a feedback loop of the oscillation amplifier circuit, An inductive reactance in which a low-pass filter is connected in series to the feedback loop is provided with a phase-shift circuit that realizes a band-pass filter characteristic having capacitive variable reactance elements connected in series on the input side and output side of the low-pass filter And a capacitive variable reactance element connected in parallel to the input side and the output side of the inductive reactance element.
本発明は、上記高周波用電圧制御発振回路において、移相回路における容量性可変リアクタンス素子をバリキャップとしたことを特徴とする。 The present invention is characterized in that, in the above-described high-frequency voltage-controlled oscillation circuit, the capacitive variable reactance element in the phase shift circuit is a varicap.
本発明は、上記高周波用電圧制御発振回路において、ローパスフィルタにおける容量性可変リアクタンス素子をバリキャップとしたことを特徴とする。 The present invention is characterized in that, in the above-described high-frequency voltage-controlled oscillation circuit, the capacitive variable reactance element in the low-pass filter is a varicap.
本発明は、上記高周波用電圧制御発振回路において、ローパスフィルタにおける誘導性リアクタンス素子をマイクロストリップラインで形成したことを特徴とする。 The present invention is characterized in that, in the high-frequency voltage-controlled oscillation circuit, the inductive reactance element in the low-pass filter is formed by a microstrip line.
本発明は、上記高周波用電圧制御発振回路において、マイクロストリップラインの形状を、馬蹄形状、ドーナッツ形状、45度のベント処理されたコの字形状としたことを特徴とする。 The present invention is characterized in that, in the above-described high-frequency voltage-controlled oscillation circuit, the shape of the microstrip line is a horseshoe shape, a donut shape, and a U-shape that has been bent at 45 degrees.
本発明によれば、発振用増幅回路の帰還ループに、3次以上の奇数のπ型ローパスフィルタと、当該ローパスフィルタの入力側及び出力側に直列に接続された容量性可変リアクタンス素子とを有する移相回路を設け、ローパスフィルタが、帰還ループに直列に接続する誘導性リアクタンス素子と、当該誘導性リアクタンス素子の入力側及び出力側に並列に接続された容量性可変リアクタンス素子とを備える高周波用電圧制御発振回路としているので、容量性可変リアクタンス素子での容量の制御によりバンドパスフィルタのような特性にできて、異常発振を抑制し、位相雑音を改善できると共に、簡易な構成で調整が容易な回路を実現できる効果がある。 According to the present invention, the feedback loop of the oscillation amplifier circuit includes an odd-numbered or higher-order π-type low-pass filter and a capacitive variable reactance element connected in series to the input side and the output side of the low-pass filter. Provided with a phase shift circuit, the low-pass filter includes an inductive reactance element connected in series to the feedback loop, and a capacitive variable reactance element connected in parallel to the input side and the output side of the inductive reactance element. Since it is a voltage-controlled oscillation circuit, characteristics like a band-pass filter can be achieved by controlling the capacitance with a capacitive variable reactance element, abnormal oscillation can be suppressed, phase noise can be improved, and adjustment with a simple configuration is easy An effect of realizing a simple circuit.
本発明によれば、ローパスフィルタにおける誘導性リアクタンス素子をマイクロストリップラインで形成した上記高周波用電圧制御発振回路としているので、位相雑音を劣化させることなく、製品の小型化を図ることができる効果がある。 According to the present invention, since the inductive reactance element in the low-pass filter is the above-described high-frequency voltage-controlled oscillation circuit formed by a microstrip line, the product can be reduced in size without deteriorating phase noise. is there.
本発明によれば、マイクロストリップラインの形状を、馬蹄形状、ドーナッツ形状、45度のベント処理されたコの字形状とした上記高周波用電圧制御発振回路としているので、位相雑音を劣化させることなく、更なる製品の小型化を図ることができる効果がある。 According to the present invention, since the microstrip line has the above-described high-frequency voltage-controlled oscillation circuit having a horseshoe shape, a donut shape, and a 45-degree bent U-shape, the phase noise is not deteriorated. There is an effect that the product can be further downsized.
[実施の形態の概要]
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明は、高周波用電圧制御発振回路において、発振用増幅回路の帰還ループに移相回路として、3次以上の奇数のπ型ローパスフィルタと、その入出力に直列に接続された容量性可変リアクタンス素子とで構成し、ローパスフィルタは帰還ループに直列に接続する誘導性リアクタンス素子と、その誘導性リアクタンス素子の入出力に並列に接続された容量性可変リアクタンス素子とで構成したものであり、ローパスフィルタの容量性可変リアクタンス素子の容量を制御することで利用する周波数を選択でき、更に帰還ループに直列に接続する容量性可変リアクタンス素子の容量を制御することで低い周波数のゲインを減衰させて、バンドパスフィルタのような特性にでき、異常発振を抑制し、位相雑音を改善できると共に、簡易な構成で調整が容易な回路を実現できるものである。
[Outline of the embodiment]
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The present invention relates to a high-frequency voltage-controlled oscillation circuit in which a third-order or higher-order π-type low-pass filter is connected as a phase shift circuit to a feedback loop of an oscillation amplifier circuit, and a capacitive variable reactance connected in series with its input / output The low-pass filter is composed of an inductive reactance element connected in series to the feedback loop and a capacitive variable reactance element connected in parallel to the input and output of the inductive reactance element. The frequency to be used can be selected by controlling the capacitance of the capacitive variable reactance element of the filter, and further, the gain of the low frequency is attenuated by controlling the capacitance of the capacitive variable reactance element connected in series to the feedback loop. It can have characteristics like a bandpass filter, suppress abnormal oscillation, improve phase noise, and adjust with a simple configuration. In which can be realized is easy circuit.
また、本発明は、上記高周波用電圧制御発振回路において、誘導性リアクタンス素子をマイクロストリップラインで構成し、更にその形状を馬蹄形、ドーナッツ形、45度のベント処理されたコの字形としており、位相雑音を劣化させることなく、モジュール形状を小型化できるものである。 Further, the present invention is the above-described high-frequency voltage-controlled oscillation circuit, wherein the inductive reactance element is configured by a microstrip line, and the shape thereof is a horseshoe shape, a donut shape, and a 45-degree bent U shape, The module shape can be reduced in size without deteriorating noise.
[実施の形態のポイント]
本発明の実施の形態における要点は、第1に、目的の発振周波数以外の周波数にて発振条件を満足させないこと、第2に、発振周波数以上の周波数における発振ループゲインを低下させることにより、発振ループ上に発生する高次高調波を低減させ、所望の発振周波数への雑音付加量を低減させることによる。
[Points of embodiment]
The main points of the embodiment of the present invention are that, first, the oscillation condition is not satisfied at a frequency other than the target oscillation frequency, and second, the oscillation loop gain at a frequency higher than the oscillation frequency is reduced, thereby generating oscillation. This is because high-order harmonics generated on the loop are reduced, and the amount of noise added to the desired oscillation frequency is reduced.
上記第2の要点を実現するためには、移相回路をローパスフィルタにすればよいが、第1の要点も同時に実現するためには、移相回路をバンドパスフィルタにする必要がある。
但し、通常のバンドパスフィルタでは、ローパスフィルタに比べて素子数が増え、同調が難しいため、本発明の実施の形態では、バンドパスフィルタを3次のπ型可変ローパスフィルタと、当該ローパスフィルタの入出力に直列に接続する容量性可変リアクタンス素子とから構成する移相回路としたものである。これにより、通常のバンドパスフィルタに比べて素子数を少なくし、コスト減及び小型化を実現している。
In order to realize the second essential point, the phase shift circuit may be a low-pass filter. However, in order to realize the first essential point at the same time, the phase shift circuit needs to be a band-pass filter.
However, since an ordinary bandpass filter has more elements than a lowpass filter and tuning is difficult, in the embodiment of the present invention, the bandpass filter is divided into a third-order π-type variable lowpass filter and the lowpass filter. The phase shift circuit is composed of a capacitive variable reactance element connected in series with the input and output. As a result, the number of elements is reduced as compared with a normal bandpass filter, and cost reduction and size reduction are realized.
また、本発明の実施の形態に係る移相回路では、π型可変ローパスフィルタを用い、当該フィルタ中の誘導性リアクタンス素子は、素子Q、コスト、バラツキの面で、伝送経路として、例えば、実装基板上に形成されたマイクロストリップラインを適用するのが望ましい。これにより、従来2本あった伝送線路を1本に削除することができ、製品の小型化を実現できる。 Further, in the phase shift circuit according to the embodiment of the present invention, a π-type variable low-pass filter is used, and the inductive reactance element in the filter is, for example, mounted as a transmission path in terms of element Q, cost, and variation. It is desirable to apply a microstrip line formed on the substrate. Thereby, the transmission line which was two conventionally can be deleted in one, and size reduction of a product is realizable.
更に、マイクロストリップラインは、直線的なレイアウトでも、ドーナツ形状や45度のベンド処理されたコの字形状でも、位相雑音としては大きく変化しないため、実装基板上では占有スペースの小さいドーナツ形状や45度ベンド処理されたコの字形状を適用することで、製品の小型化、低コスト化が実現できる。 Furthermore, the microstrip line is not greatly changed in phase noise, whether it is a linear layout, a donut shape, or a U-shape that has been bent by 45 degrees. By applying a U-shaped shape that has been bent, the size and cost of the product can be reduced.
[本回路の簡易構成:図1]
次に、本発明の実施の形態に係る高周波用電圧制御発振回路について図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る高周波用電圧制御発振回路の簡易回路を示す構成図である。
本発明の実施の形態に係る高周波用電圧制御発振回路(本回路)は、図1に示すように、発振用増幅回路のトランジスタQと、3次のπ型可変ローパスフィルタと、当該ローパスフィルタの入出力に直列に接続された容量性可変リアクタンス素子とから基本的に構成されている。
尚、3次のπ型ローパスフィルタと、当該ローパスフィルタの入出力に直列に接続された容量性可変リアクタンス素子によって可変バンドパスフィルタ特性を実現するものとなる。
[Simplified configuration of this circuit: Fig. 1]
Next, a high-frequency voltage-controlled oscillation circuit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a configuration diagram showing a simplified circuit of a high-frequency voltage-controlled oscillation circuit according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, a high-frequency voltage-controlled oscillation circuit (this circuit) according to an embodiment of the present invention includes a transistor Q of an oscillation amplifier circuit, a third-order π-type variable low-pass filter, and a low-pass filter. It is basically composed of a capacitive variable reactance element connected in series with the input and output.
A variable band-pass filter characteristic is realized by a third-order π-type low-pass filter and a capacitive variable reactance element connected in series to the input and output of the low-pass filter.
発振用増幅回路のトランジスタQは、そのコレクタとベースを帰還ループで接続している。
3次のπ型可変ローパスフィルタは、帰還ループに設けられ、直列に接続された誘導性リアクタンス素子のコイルL3 と、そのコイルL3 の両端に並列に容量性可変リアクタンス素子のダイオードD4 、D5 が接続されている。
尚、ダイオードD4 、D5 のカソード側がコイルL3 の両端に接続し、ダイオードD4 、D5 のアノード側が接地している。
図1では、ローパスフィルタを3次のπ型可変ローパスフィルタとしたが、3次以上の奇数次のπ型可変ローパスフィルタであってもよい。
The transistor Q of the oscillation amplifier circuit has its collector and base connected by a feedback loop.
The third-order π-type variable low-pass filter is provided in the feedback loop, and the inductive reactance element coil L3 connected in series, and the capacitive variable reactance element diodes D4 and D5 connected in parallel to both ends of the coil L3. Has been.
The cathodes of the diodes D4 and D5 are connected to both ends of the coil L3, and the anodes of the diodes D4 and D5 are grounded.
Although the low-pass filter is a third-order π-type variable low-pass filter in FIG. 1, it may be a third-order or higher-order odd-order π-type variable low-pass filter.
トランジスタQのベースとローパスフィルタとの間には容量性可変リアクタンス素子のダイオードD1 が直列に接続している。
ダイオードD1 は、アノード側をトランジスタQのベースに接続し、カソード側をローパスフィルタに接続している。
トランジスタQのコレクタとローパスフィルタとの間には容量性可変リアクタンス素子のダイオードD2 が直列に接続している。
ダイオードD2 は、アノード側をトランジスタQのコレクタに接続し、カソード側をローパスフィルタに接続している。
A capacitive variable reactance element diode D1 is connected in series between the base of the transistor Q and the low-pass filter.
The diode D1 has an anode side connected to the base of the transistor Q and a cathode side connected to a low-pass filter.
A diode D2 of a capacitive variable reactance element is connected in series between the collector of the transistor Q and the low-pass filter.
The diode D2 has an anode connected to the collector of the transistor Q and a cathode connected to a low-pass filter.
このように、移相回路がバンドパスフィルタとなっているため、発振周波数近傍のみが発振ループゲインが0dB以上となり、発振周波数以下又はそれ以上の周波数で意図しない発振が起こりえない。 Thus, since the phase shift circuit is a band-pass filter, the oscillation loop gain is 0 dB or more only in the vicinity of the oscillation frequency, and unintended oscillation cannot occur at a frequency equal to or lower than the oscillation frequency.
[発振スペクトラム:図2,スペクトラムレベル:図3]
次に、本回路における発振スペクトラムを図2に示し、その発振スペクトラムのレベルを従来(図12)と比較して図3に示している。図2は、本回路の発振ループ内の発振スペクトラムを示す図であり、図3は、本回路の高調波成分のレベルを示す図である。
図2において、横軸の「1」は所望の発振周波数、「2」以降は高次高調波の次数を示しており、図2、図3から、従来技術と比較して、本回路は、明らかに高次高調波のレベルが低くなっており、歪み率が140%(従来)から21%に改善されている。
これにより、高次高調波同士のミキシングによって発生する雑音成分が発振周波数の信号に付加されにくくなり、従来よりも良好な位相雑音特性を実現できる。
[Oscillation spectrum: Fig. 2, Spectrum level: Fig. 3]
Next, the oscillation spectrum in this circuit is shown in FIG. 2, and the level of the oscillation spectrum is shown in FIG. 3 in comparison with the prior art (FIG. 12). FIG. 2 is a diagram showing an oscillation spectrum in the oscillation loop of this circuit, and FIG. 3 is a diagram showing the level of harmonic components of this circuit.
In FIG. 2, “1” on the horizontal axis indicates a desired oscillation frequency, and “2” and subsequent numbers indicate the orders of higher harmonics. From FIG. 2 and FIG. Obviously, the level of higher harmonics is lower, and the distortion rate is improved from 140% (conventional) to 21%.
This makes it difficult for noise components generated by mixing higher-order harmonics to be added to the signal of the oscillation frequency, thereby realizing better phase noise characteristics than before.
[具体的な回路:図4]
次に、本回路の具体的回路について図4を参照しながら説明する。図4は、本回路の具体的回路の構成図である。
本回路の具体的回路は、図4に示すように、発振用増幅回路(Amplifier)1と、バッファ増幅回路(Amplifier)2と、出力整合部(LPF)3と、発振用増幅回路1の出力をその入力に帰還させる帰還ループの途中に設けられた誘導性リアクタンス素子(TLIN)4と、帰還ループにおいて発振用増幅回路1の出力側と誘導性リアクタンス素子4の入力側との間に設けられた容量性可変リアクタンス素子5と、帰還ループにおいて誘導性リアクタンス素子4の出力側と発振用増幅回路1の入力側との間に設けられた容量性可変リアクタンス素子6と、誘導性リアクタンス素子4の入力側と出力側の両端に設けられた容量性可変リアクタンス素子7,8とを備えている。
[Specific circuit: Fig. 4]
Next, a specific circuit of this circuit will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a configuration diagram of a specific circuit of this circuit.
As shown in FIG. 4, the specific circuit of this circuit includes an oscillation amplifier circuit (Amplifier) 1, a buffer amplifier circuit (Amplifier) 2, an output matching unit (LPF) 3, and an output of the
出力整合部3は、ローパスフィルタで構成されている。
容量性可変リアクタンス素子5〜8は、バリキャップのダイオードで構成されている。
容量性可変リアクタンス素子5のダイオードのアノードが発振用増幅回路1の出力側に接続し、カソードが誘導性リアクタンス素子4の入力側に接続している。
容量性可変リアクタンス素子6のダイオードのアノードが発振用増幅回路1の入力側に接続し、カソードが誘導性リアクタンス素子4の出力側に接続している。
容量性可変リアクタンス素子7,8のダイオードのアノードが接地され、カソードが誘導性リアクタンス素子4の入出力側に接続している。
The
The capacitive
The anode of the diode of the capacitive
The anode of the diode of the capacitive
The anodes of the diodes of the capacitive
誘導性リアクタンス素子4と容量性可変リアクタンス素子7,8で3次のπ型可変ローパスフィルタを構成し、当該ローパスフィルタと容量性可変リアクタンス素子5,6で移相回路を構成している。
The
容量性可変リアクタンス素子7,8のバリキャップのダイオードにおいて、容量を制御することで利用する周波数を任意に選択でき(ピークを自由に選択[設定]でき)、更に容量性可変リアクタンス素子5,6のバリキャップのダイオードにおいて、容量を制御することで低い周波数でのゲインを減衰させて、位相雑音特性を改善するよう調整できるものである。
In the varicap diodes of the capacitive
また、誘導性リアクタンス素子4をマイクロストリップラインで構成しており、特に、その形状を馬蹄形、ドーナッツ形、45度のベント処理されたコの字形とすることで、位相雑音を劣化させることなく、モジュール形状を小型化できるものである。
Further, the
[誘導性リアクタンス素子4の具体的構成:図5,図6]
次に、誘導性リアクタンス素子4の具体的な第1、第2の構成例(第1,2の構成例)について図5、図6を参照しながら説明する。図5は、誘導性リアクタンス素子の第1の構成例を示す図であり、図6は、誘導性リアクタンス素子の第2の構成例を示す図である。
誘導性リアクタンス素子4の第1の構成例は、図5に示すように、マイクロストリップラインとしてドーナッツ形としており、誘導性リアクタンス素子4の第2の構成例は、図6に示すように、マイクロストリップラインとして45度のベント処理されたコの字形としている。
[Specific Configuration of Inductive Reactance Element 4: FIGS. 5 and 6]
Next, specific first and second configuration examples (first and second configuration examples) of the
A first configuration example of the
[マイクロストリップラインの特性:図7,図8]
次に、マイクロストリップラインの特性について図7、図8を参照しながら説明する。図7は、上記第1,2の構成例に示したマイクロストリップラインの代表的なインピーダンスの大きさを示した図であり、図8は、上記第1,2の構成例に示したマイクロストリップラインの代表的なインピーダンスの位相を示した図である。図7において、横軸は周波数、縦軸はインピーダンスの大きさ、図8において、横軸は周波数、縦軸が位相を表している。
図7及び図8に示す実線が本回路におけるインピーダンス特性を示しており、点線は理想的なインダクタのインピーダンス特性を示している。
本回路において、マイクロストリップラインは発振周波数において等価的にインダクタとして機能しているのが特徴となっている。
[Characteristics of microstrip line: FIGS. 7 and 8]
Next, the characteristics of the microstrip line will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a diagram showing a representative impedance magnitude of the microstrip line shown in the first and second configuration examples, and FIG. 8 is a microstrip shown in the first and second configuration examples. It is the figure which showed the phase of the typical impedance of a line. In FIG. 7, the horizontal axis represents frequency, the vertical axis represents the magnitude of impedance, and in FIG. 8, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents phase.
7 and 8 indicate the impedance characteristics in this circuit, and the dotted line indicates the ideal impedance characteristics of the inductor.
The feature of this circuit is that the microstrip line functions equivalently as an inductor at the oscillation frequency.
[実施の形態の効果]
本回路によれば、発振用増幅回路の帰還ループに移相回路として、3次以上の奇数のπ型ローパスフィルタと、その入出力に直列に接続された容量性可変リアクタンス素子とで構成し、ローパスフィルタは帰還ループに直列に接続する誘導性リアクタンス素子と、その誘導性リアクタンス素子の入出力に並列に接続された容量性可変リアクタンス素子とで構成したものとしているので、ローパスフィルタの容量性可変リアクタンス素子の容量を制御することで利用する周波数を選択でき、更に帰還ループに直列に接続する容量性可変リアクタンス素子の容量を制御することで低い周波数のゲインを減衰させて、バンドパスフィルタのような特性にでき、異常発振を抑制し、位相雑音を改善できると共に、簡易な構成で調整が容易な回路を実現できる効果がある。
[Effect of the embodiment]
According to this circuit, a phase shift circuit is formed as a phase shift circuit in the feedback loop of the oscillation amplifier circuit, and an odd-numbered π-type low-pass filter of the third order or higher and a capacitive variable reactance element connected in series to the input and output thereof, The low-pass filter is composed of an inductive reactance element connected in series to the feedback loop and a capacitive variable reactance element connected in parallel to the input and output of the inductive reactance element. The frequency to be used can be selected by controlling the capacitance of the reactance element, and the gain of the low frequency is attenuated by controlling the capacitance of the capacitive variable reactance element connected in series to the feedback loop. Characteristics, suppress abnormal oscillation, improve phase noise, and realize a circuit that is easy to adjust with a simple configuration There is a kill effect.
また、本回路によれば、誘導性リアクタンス素子をマイクロストリップラインで構成し、更にその形状を馬蹄形、ドーナッツ形、45度のベント処理されたコの字形としているので、位相雑音を劣化させることなく、モジュール形状を小型化できる効果がある。 In addition, according to the present circuit, the inductive reactance element is configured by a microstrip line, and the shape thereof is a horseshoe shape, a donut shape, and a U shape that has been bent at 45 degrees, so that phase noise is not deteriorated. The module shape can be reduced in size.
本発明は、異常発振を抑制し、位相雑音を改善すると共に回路を小型化できる高周波用電圧制御発振回路に好適である。 The present invention is suitable for a high-frequency voltage-controlled oscillation circuit that can suppress abnormal oscillation, improve phase noise, and reduce the size of the circuit.
1…発振用増幅回路、 2…バッファ増幅回路、 3…出力整合部、 4…誘導性リアクタンス素子、 5…容量性可変リアクタンス素子、 6…容量性可変リアクタンス素子、 7…容量性可変リアクタンス素子、 8…容量性可変リアクタンス素子
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記発振用増幅回路の帰還ループに、3次以上の奇数のπ型ローパスフィルタと、当該ローパスフィルタの入力側及び出力側に直列に接続された容量性可変リアクタンス素子とを有する移相回路を設け、
前記ローパスフィルタは、前記帰還ループに直列に接続する誘導性リアクタンス素子と、当該誘導性リアクタンス素子の入力側及び出力側に並列に接続された容量性可変リアクタンス素子とを備えることを特徴とする高周波用電圧制御発振回路。 In a high-frequency voltage-controlled oscillation circuit including an oscillation amplifier circuit,
Provided in the feedback loop of the oscillation amplifier circuit is a phase shift circuit having an odd number or higher-order π-type low-pass filter and a capacitive variable reactance element connected in series to the input side and output side of the low-pass filter ,
The low-pass filter includes an inductive reactance element connected in series to the feedback loop, and a capacitive variable reactance element connected in parallel to an input side and an output side of the inductive reactance element. Voltage controlled oscillator circuit.
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