JP2563123Y2 - 電圧制御発振器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、バラクタダイオードを用いて周波数変調を
かけるようにした電圧制御発振器に関し、より具体的に
は、音声変調感度偏差を減少できるようにした電圧制御
発振器に関する。 （従来の技術） 電圧制御発振器は、一般に可変容量素子としてバラク
タダイオードを使用し、該バラクタダイオードの容量を
制御電圧で変化させ、これにより発振周波数を可変でき
るようにした発振器である。 このような電圧制御発振器として、従来、第３図に示
すものがある。第３図において、１は発振素子としての
トランジスタ２およびλg/4同軸共振器３を有する発振
回路である。４は上記共振器３と並列に接続された可変
容量素子としてのバラクタダイオードで、このアノード
側の端子をコンデンサを介して高周波的に接地してい
る。５は上記発振回路１とバラクタダイオード４のカソ
ードとの接続点に接続された高周波遮断用コイル、６は
バラクタダイオード４のアノード側に接続された変調信
号入力端子で、この変調信号入力端子６からの変調信号
（音声信号などの低周波信号）を２つの抵抗で分圧して
バラクタダイオード４のアノードに印加してアノードの
電圧を変化させ、これによって発振回路１に周波数変調
をかけるようにしている。７は制御電圧端子、８、９は
それぞれ変調信号出力端子、電源電圧端子である。 この電圧制御発振器では、制御電圧Vcを変化させる
と、バラクタダイオード４のカソード−アノード間に印
加される直流電圧が変化し、その容量Cvが変化し、これ
により発振周波数ｆが変化する。第４図は制御電圧Vcに
対する発振周波数ｆの特性を示す。第４図中、特性線Ａ
は両者が完全な比例関係にあり、直線になっている理想
的な場合を示し、このとき制御電圧Vcの微小な変化に対
する発振周波数ｆの変化を示すdf/dVcは一定であり、音
声変調感度偏差（後述）も一定になる。これに対して、
特性線Ｂは実際の回路における特性を示す。制御電圧Vc
に対するバラクタダイオード４の容量Cvの変化が最適な
条件でないことにより、特性線Ｂは理想的な直線からず
れていることがわかる。この場合、制御電圧Vcの値によ
ってdf/dVcが変化するので、音声変調感度偏差もこの変
化率に応じて変化する。 ここで、上記の音声変調感度偏差について説明する。
変調信号入力端子６から一定の変調信号を入力すると、
バラクタダイオード４のアノードの電圧が変調信号によ
って変化し、これによって発振周波数ｆにFM変調がかか
る。このときのFM変調のデビエーションをＤとすると、
制御電圧Vcの微小な変化に対する発振周波数ｆの変化で
あるdf/dVcが一定でないため、制御電圧Vcとデビエーシ
ョンＤの関係も一定ではなくなり、制御電圧Vcの値、す
なわち発振周波数ｆによってデビエーションＤが変化す
る。本考案では、制御電圧Vcで制御された一定の発振周
波数範囲内におけるデビエーションＤの、制御電圧Vcの
中心の電圧（中心制御電圧）Voのときのデビエーション
Ｄに対する偏差を音声変調感度偏差と定義する。 第５図は上記音声変調感度偏差を図示したものであ
り、変調信号入力を1Vp−ｐの単位入力とすれば、デビ
エーションＤは、Ｄ（kHz/Vp−ｐ）となる。また、制御
電圧Vcの範囲におけるデビエーションＤの偏差をΔＤと
し、中心制御電圧VoのときのデビエーションをDoとする
と、音声変調感度偏差Ｋの定量的な定義は次の（１）で
示される。 Ｋ＝ΔD/Do×100％ （１） （考案が解決しようとする問題点） 音声変調感度偏差Ｋは小さいほど良いが、実際にはバ
ラクタダイオードのVc−Cv特性が最適な条件で無いため
にある限度以上には小さくできない。そのため、例えば
この音声変調感度偏差Ｋは、制御電圧Vcが2.5±2Vの場
合には20〜30％に及ぶ。これは、第６図に示すように、
周波数−デビエーション特性における右下がりの傾斜部
分を使用していることに起因している。 本考案の目的は、上記従来の問題点に鑑み、音声変調
感度偏差を大幅に低減することのできる電圧制御発振器
を提供する点にある。 （問題点を解決するための手段） そこで本考案は、発振回路とバラクタダイオードのカ
ソード側との接続点に制御電圧端子を接続し、該端子へ
の制御電圧を変化させて発振周波数を可変できるように
し、かつ上記バラクタダイオードのアノード側をコンデ
ンサを介して接地し、このアノード側に変調信号を入力
して周波数変調をかけるようにした電圧制御発振器にお
いて、上記バラクタダイオードの上記接続点と制御電圧
端子との間に抵抗を接続し、該抵抗の値を、中心制御電
圧による発振周波数が発振周波数−デビエーション特性
カーブにおける最小デビエーション付近に位置するよう
に設定したことを特徴としている。 （作用） 高周波遮断用コイルを上記抵抗に変えることにより、
電圧制御発振回路の共振系のインダクタンス成分が減少
し、また、その抵抗値を大きくするにつれてインピーダ
ンスが高くなって制御電圧端子に接続される回路による
リアクタンス成分が減少し、第２図に示すように、周波
数−デビエーション特性カーブにおける右側に発振周波
数帯が移行し、その結果、該カーブにおける平坦な部分
を使用することができ、第６図に示す特性カーブの傾斜
部分を使用する従来回路に比べて音声変調感度偏差も小
さくなる。 ここで、電圧制御発振回路の発振周波数を決定する共
振回路は、第７図に示すように、誘電体共振器の等価回
路をＬとＣの並列共振回路３とすると、これにバラクタ
ダイオード４による容量成分が並列に加わったものとな
る。ここで、バラクタダイオード４による容量には、チ
ョークコイル５のインダクタンス成分と制御電圧端子７
に接続されるバイパスコンデンサCpの容量成分が直列接
続されたものが並列に加わる。また、バイパスコンデン
サCpには、制御電圧端子７に接続される周波数制御回路
を制御電圧端子７から見たインダクタンスZcが並列に接
続される。 このように構成された共振回路において、チョークコ
イル５のインダクタンス値が十分に大きければ、チョー
クコイル５やバイパスコンデンサCp、インダクタンスZc
は接続されていないものと同じになり、共振周波数に影
響を与えない。しかし、チョークコイル５のインダクタ
ンス値が小さいと、第７図のように、共振回路に並列ま
たは直列にチョークコイル５やバイパスコンデンサCpの
リアクタンス成分が接続される形となり、共振周波数を
下げる働きをする。 ここで、チョークコイル５を抵抗（10）に変更する
と、まず、抵抗（10）にはリアクタンス成分はないの
で、その分だけ共振回路のリアクタンス成分が減少し、
共振周波数が上昇する。しかも、抵抗（10）のインピー
ダンスはチョークコイル５のインピーダンスより簡単に
大きくすることができるので、それによってさらに共振
回路のリアクタンス成分が減少し、共振周波数が上昇す
る。 第８図は、バラクタダイオード４と抵抗（10）とバイ
パスコンデンサCpの部分のみを取り出した回路であり、
この回路は第７図に示す並列共振回路３にさらに変列に
加わることになるため、その容量成分が大きいほど共振
周波数を下げる働きをする。第８図において、バラクタ
ダイオード４の容量をCv、抵抗（10）の抵抗値をＲとす
ると、そのアドミッタンスＹは、 Ｙ＝ｊωCv＋1/（Ｒ＋1/（ｊωCp）） となり、Ｒの値が大きくなるほど右側の第２項が小さく
なり、Ｙの虚数部（すなわち容量成分）が小さくなる。
このようにして、抵抗（10）の抵抗値が大きくなるにし
たがってバイパスコンデンサCpの影響が小さくなるもの
である。 （実施例） 以下、本考案の実施例を図を用いて説明する。 第１図は、本考案の一実施例による電圧制御発振器を
示し、第１図中、第３図と同一符号は同一部分を示す。 本実施例の電圧制御発振器は、主として発振回路１と
バラクタダイオード４とからなり、第３図の従来例と基
本的には同一である。そして本実施例では、上記従来例
におけるコイル５の代わりに抵抗10がバラクタダイオー
ド４のカソードと制御電圧端子７との間に接続されてい
る。制御電圧端子７は周波数制御回路（図示せず）に接
続され、さらに通常は制御電圧端子７とグランドとの間
にはバイパスコンデンサ（図示せず）が接続されてい
る。 ここで抵抗10の機能を、コイル５の機能と対比して考
える。 小形の電圧制御発振器においては高周波遮断用コイル
として、通常チップコイルやプリント基板上に直接形成
したプリントコイルを用いる。まずチップコイルを用い
る場合は搭載面積が大きくなり、また部品点数の増加と
組み立て工数の増加という問題がある。さらには高周波
的にはある程度チョークコイルとして働くが、低周波の
変調信号に対しては単なる接続配線に過ぎず、制御電圧
端子７に接続されるもののインピーダンスによって、変
調信号入力端子６から見たインピーダンスが変化し、デ
ビエーションに悪影響を与えるという問題がある。ま
た、チップコイルの自己共振点が発振周波数よりも低い
ときにはチョークコイルとしても働かないという問題も
ある。一方、プリントコイルを用いる場合には、低周波
に対してチップコイルと同様に単なる接続配線に過ぎな
いという問題の他に、基板上にパターンによって構成す
るために、そのインダクタンス値を大きくすることが困
難で、高周波に対しても十分にチョークコイルとして働
かず、そのために制御電圧端子７に接続されるもののイ
ンピーダンスによって発振周波数が変化するという問題
がある。 一方、コイル５を抵抗10に変換した場合には、まず、
抵抗５は印刷抵抗によって他の抵抗と同時に形成できる
ため、搭載面積を小さくでき、しかも部品点数や組み立
て工数の増加はほとんど無い。さらに、抵抗の場合には
高周波においても低周波においても同じインピーダンス
を示すため、いずれの周波数においてもチョークとして
機能するため、制御電圧端子７に接続されるバイパスコ
ンデンサや周波数制御回路のインピーダンスが、発振周
波数やデビエーションに影響を与えることがほとんど無
くなる。特に、抵抗10の抵抗値が高くなるにつれて、制
御電圧端子７に接続されるもののインピーダンスのリア
クタンス成分の、発振回路に対する影響が小さくなり、
その結果として、周波数−デビエーション特性カーブに
おける右側（高周波側）に発振周波数帯が移行し、その
結果、該カーブにおける平坦な部分を使用することがで
き、第６図に示す特性カーブの傾斜部分を使用する従来
回路に比べて音声変調感度偏差も小さくなる。 なお、制御電圧端子７には直流電圧が印加されるが、
抵抗10には直流電流は流れないため、その抵抗値を大き
くしても、バラクタダイオード４のカソードに電圧を印
加するという機能には何の問題もない。 本考案者の実験によれば、中心制御電圧が2.5Vの場
合、第３図に示したコイル５を接続した従来回路では、
音声変調感度偏差Ｋが20〜30％であったものが、このコ
イル５を抵抗10に取り替えた本実施例回路では音声変調
感度偏差Ｋは約10％に減少した。 なお、上記実施例では、制御電圧範囲が2.5±2Vの場
合について説明したが、本考案は勿論これと異なる制御
電圧の発振器にも適用でき、この場合は音声変調感度偏
差Ｋが最小となる抵抗値を実験などで見出だすこととな
る。 （考案の効果） 以上のように本考案に係る電圧制御発振器によれば、
バラクタダイオードのカソードと制御電圧端子との間に
抵抗を接続するとともに、その抵抗値を所定の値に設定
したので、周波数−デビエーション特性カーブにおける
平坦部分の制御電圧帯に移行させることができ、音声変
調感度偏差を大幅に減少できる効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案の一実施例による電圧制御発振器の回路
図、第２図は本考案の効果を説明するための周波数−デ
ビエーション特性図、第３図は従来の電圧制御発振器の
回路図、第４図は制御電圧−発振周波数特性図、第５図
は音声変調感度偏差を定義するための特性図、第６図は
従来の問題点を説明するための周波数−デビエーション
特性図、第７図は本考案の作用を説明するための電圧制
御発振回路の共振回路図、第８図は第７図の回路図の概
略図である。 図において、１は発振回路、４はバラクタダイオード、
10は抵抗である。

Claims (1)

1. (57)【実用新案登録請求の範囲】 １．発振回路とバラクタダイオードのカソード側との接
   続点に制御電圧端子を接続し、該端子への制御電圧を変
   化させて発振周波数を可変できるようにし、かつ上記バ
   ラクタダイオードのアノード側をコンデンサを介して接
   地し、このアノード側に変調信号を入力して周波数変調
   をかけるようにした電圧制御発振器において、上記バラ
   クタダイオードの上記接続点と制御電圧端子との間に抵
   抗を接続し、前記制御電圧端子とグランドとの間にバイ
   パスコンデンサを接続し、前記抵抗の値を、中心制御電
   圧による発振周波数が発振周波数−デビエーション特性
   カーブにおける最小デビエーション付近に位置するよう
   に設定したことを特徴とする電圧制御発振器。