JP2639289B2 - 注入同期形逓倍発振器 - Google Patents

注入同期形逓倍発振器

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JP2639289B2 JP4244399A JP24439992A JP2639289B2 JP 2639289 B2 JP2639289 B2 JP 2639289B2 JP 4244399 A JP4244399 A JP 4244399A JP 24439992 A JP24439992 A JP 24439992A JP 2639289 B2 JP2639289 B2 JP 2639289B2
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博幸 矢吹
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高周波用の各種無線機
器、通信機器等に用いられる注入同期形逓倍発振器に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、移動体通信に対する需要が急激に
増大し、適用可能な新たな周波数資源である準マイクロ
波帯を利用したシステムの開発が行われている。高周波
数帯の発振器の構成としては、プッシュプッシュ発振器
がよく利用される。(例えば、1985年12月のIEEE
Trans. MTTに記載。(20ー40ギガヘルツ プッシュ
ープッシュ ダイレクション レゾネータ オシレー
タ、エイ・パビオ アンドエム・スミス、アイ・イー・
イー・イー トランス.エム・テー・テー、1985年
12月:A 20-40GHz push-push dielecric resonator o
scillator, A.Pavioand M.Smith, IEEE Trans. MTT, De
c. 1985))以下、従来の高周波数帯の発振器について説
明する。
【0003】図4は従来の高周波数帯の発振器の全体回
路構成を示すものである。図4において、1は誘電体共
振器、2は誘電体共振器1との結合線路、3は2つの負
性抵抗能動回路からなるプッシュプッシュ発振器、4は
同相合成回路、5は高周波出力端子である。
【0004】以上のように構成された高周波数帯の発振
器について、以下その動作について説明する。
【0005】まず、プッシュプッシュ発振器3は、誘電
体共振器1および当該共振器1との結合線路2によって
決定される基本共振周波数f0で発振する。プッシュプッ
シュ発振器2の2つの出力はf0で逆相、2倍波2f0
同相となり、同相合成回路4により高周波出力端子5に
は2倍波2f0のみが出力され、f0は抑圧できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、プッシュプッシュ発振器は2つの発振回
路を内蔵しているため、S/N、C/N等の特性の調整
が難しく、また広帯域な発振器とするためにプッシュプ
ッシュ発振器を電圧制御構成とし制御電圧に対する周波
数感度を高くすると、S/N、C/N等の特性が急激に
劣化するという課題を有していた。
【0007】さらに、プッシュプッシュ発振器の同相合
成出力を用いて周波数シンセサイザを構成する場合、出
力周波数を直接分周する分周器が必要となるが、高速動
作の分周器は周波数が高くなると消費電力が加速度的に
大きくなるという課題を有していた。
【0008】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
ので、構成の際に調整が最も簡単で、プッシュプッシュ
発振器の持つ特徴を損なうことなく、広帯域でかつ高性
能な発振器を実現するとともに、上記発振器を用いる周
波数シンセサイザの低消費電力化を実現することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、周波数設定情報に応じて出力周波数を変化
させる周波数シンセサイザと、1つのスプリットリング
共振器と、前記スプリットリング共振器の開放端に接続
される2つの同一特性をもつ負性抵抗能動回路よりなる
プッシュプッシュ発振器と、前記スプリットリング共振
器と対向した位置に配され、分布結合により当該スプリ
ットリング共振器に周波数シンセサイザの出力を注入す
る平行結合線路と、前記負性抵抗能動回路の2つの出力
を同相合成して2倍波を取り出す同相合成回路とを設け
たものである。
【0010】
【作用】本発明は、周波数設定情報に応じて出力周波数
を変化させる周波数シンセサイザ(f0)出力を、共振
周波数f0のスプリットリング共振器を介して2つの負
性抵抗能動回路よりなるプッシュプッシュ発振器に入力
し、プッシュプッシュ発振器を発振周波数f0に注入同
期させ、能動回路側の出力を同相合成回路により同相合
成することで、効率よく2倍波出力(2f0)を得る注入
同期形逓倍発振器において、スプリットリング共振器の
開放端に可変容量を接続することでプッシュプッシュ発
振器を電圧制御発振器構成とし、周波数シンセサイザの
周波数切り替えに対応してプッシュプッシュ電圧制御発
振器の発振周波数も同時に変化させることで、プッシュ
プッシュ発振器の持つ特徴を損なうことなく広帯域でか
つ高性能な発振器を実現することができる。さらに、周
波数シンセサイザを基本波f0で動作させるため、高周
波数帯のシンセサイザを低消費電力で実現することがで
きる。また、共振器として、スプリットリング共振器を
用い、平行結合線路をそのスプリットリング共振器と対
向した位置に配し、分布結合により当該スプリットリン
グ共振器に基本波を注入するように構成しているため、
本発明の注入同期形逓倍発振器を構成の際には、当該ス
プリットリング共振器と平行結合線路との相対的位置調
整のみで、注入した基本波に対して良好な2倍波が得ら
れる。
【0011】
【実施例】(実施例1)以下、本発明の第1の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図1は本発明の
第1の実施例における注入同期形逓倍発振器のブロック
結線図である。
【0012】図1において、3〜5の番号を付している
構成要素の機能は図4と同一のものなので説明を略す。
6は「コ」の字状のストリップ線路よりなるスプリット
リング共振器、7は周波数シンセサイザ、8はスプリッ
トリング共振器6の開放端に直流阻止用の容量C1、C
2を介して接続された可変容量、L1、L2はそれぞれ
一端が可変容量8に接続された高周波阻止用のインダク
タ、9はスプリットリング共振器6に周波数シンセサイ
ザ7の出力を注入する当該スプリットリング共振器6に
対する平行結合線路、10はプッシュプッシュ発振器3
の制御電圧を発生するD/A(デイジタル/アナログ)
変換器である。
【0013】以上のように構成された注入同期形逓倍発
振器は、まず、共振器としてスプリットリング共振器6
を用いることで、誘電体共振器を用いた場合に比して、
共振器の小形化、平面化が可能である。
【0014】また、周波数シンセサイザ(f0)7を構
成する電圧制御発振器に通常のコルピッツ形発振回路等
を用いることで、広帯域でかつ高性能な発振器は容易に
実現できる。
【0015】そして、周波数f0で共振するスプリットリ
ング共振器6の高周波接地点に対して左右均等な電気長
となる如く平行結合線路9を配置し、その線路の一端を
接地し、他端に周波数シンセサイザ7の出力を入力する
ことで、共振器6を介してプッシュプッシュ発振器3は
発振周波数f0に注入同期する。
【0016】図2にその注入同期特性を示す。図2より
明らかなように、周波数シンセサイザ7の出力周波数と
プッシュプッシュ発振器3の発振周波数がほぼ一致して
いる場合は低注入レベルで同期するが、2つの周波数間
に差が生じるほど大きな注入レベルが必要になり、ある
周波数差が生じると同期しなくなる。スプリットリング
共振器6の開放端に可変容量8を接続し、プッシュプッ
シュ発振器3を電圧制御構成とするとともに、周波数設
定情報を入力としプッシュプッシュ発振器3の制御電圧
を出力するD/A変換器10を設け、周波数シンセサイ
ザ7の周波数切り替えに対応してプッシュプッシュ電圧
制御発振器3の発振周波数も同時に変化させることで、
広帯域な注入同期形逓倍発振器が実現でき、発振器3の
2つの出力を同相合成回路4により同相合成すること
で、高周波出力端子5に2倍波2f 0を得る。
【0017】この時、注入同期形逓倍発振器の特性は注
入する周波数シンセサイザ7の特性で決定されるため、
プッシュプッシュ電圧制御発振器の制御電圧に対する周
波数感度を高くしてもS/N、C/N等の特性の劣化は
生じない。
【0018】また、周波数シンセサイザ7は基本周波数
(f0)での動作であるため、シンセサイザを構成する分
周器の消費電流も小さく、低消費電力で高周波数帯の周
波数シンセサイザを実現することができる。
【0019】以上の構成をとることにより、プッシュプ
ッシュ発振器3の持つ特徴を損なうことなく広帯域でか
つ高性能な高周波数帯の発振器を簡易な構成および調整
で実現することができる。さらに、周波数シンセサイザ
7を基本波f0で動作させるため、高周波数帯のシンセサ
イザを低消費電力で実現することができる。
【0020】以上のように本実施例によれば、周波数設
定情報に応じて出力周波数を変化させる周波数シンセサ
イザ7と、プッシュプッシュ発振器3の発振周波数を決
定するスプリットリング共振器6と、周波数シンセサイ
ザ7の出力をスプリットリング共振器6に注入する結合
回路9と、スプリットリング共振器6に接続される2つ
の負性抵抗能動回路よりなるプッシュプッシュ発振器3
と、プッシュプッシュ発振器3の2つの出力を同相合成
する同相合成回路4で構成される注入同期形逓倍発振器
において、スプリットリング共振器6の開放端に可変容
量8を接続し、プッシュプッシュ発振器6を電圧制御発
振器構成とするとともに、周波数設定情報を入力としプ
ッシュプッシュ発振器3の制御電圧を出力するD/A変
換器10を用いて、周波数シンセサイザ7の周波数切り
替えに対応してプッシュプッシュ発振器3の発振周波数
も同時に変化させることで、高性能を維持したまま、広
帯域の高周波数帯の発振器を実現することができる。
【0021】(実施例2)以下、本発明の第2の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
【0022】図3は本発明の第2の実施例における注入
同期形逓倍発振器のブロック結線図である。
【0023】図3において、3〜9の番号を付している
構成要素の機能は図1と同一のものなので説明を略す。
図3の構成において図1の構成と異なる点は、分圧回路
11を新たに設け、周波数シンセサイザ7を構成する電
圧制御発振器の制御電圧を利用して、電圧制御発振器7
1の発振周波数を制御したもので、その他の基本的な動
作は第1の実施例と同一であるので説明は略す。なお、
周波数シンセサイザ7の詳細構成は公知のもので、その
電圧制御発振器71、基準発振器72、分周器73、7
4、位相比較器75、チャージポンプ76、ループフィ
ルタ77より構成されている。
【0024】以上のように本実施例によれば、周波数設
定情報に応じて出力周波数を変化させる周波数シンセサ
イザ7と、プッシュプッシュ発振器3の発振周波数を決
定するスプリットリング共振器6と、周波数シンセサイ
ザ7の出力をスプリットリング共振器6に注入する結合
回路9と、スプリットリング共振器6に接続される2つ
の負性抵抗能動回路よりなるプッシュプッシュ発振器3
と、プッシュプッシュ発振器3の2つの出力を同相合成
する同相合成回路4で構成される注入同期形逓倍発振器
において、スプリットリング共振器6の開放端に可変容
量8を接続し、プッシュプッシュ発振器3を電圧制御発
振器構成とするとともに、周波数シンセサイザ7を構成
する電圧制御発振器71の制御電圧を分圧して、周波数
シンセサイザ7の周波数切り替えに対応してプッシュプ
ッシュ発振器3の発振周波数も同時に変化させること
で、高性能を維持したまま、広帯域の高周波数帯の発振
器を実現することができる。
【0025】なお、実施例において共振器はスプリット
リング共振器6としたが、通常の1/2波長共振器とし
てもよい。また、周波数シンセサイザ7のチャンネル周
波数毎にプッシュプッシュ発振器3の発振周波数を変化
させる必要はなく、共振器の開放端にスイッチを介して
複数の固定容量を接続し、スイッチを切り替えることで
プッシュプッシュ発振器3の発振周波数を変化させる構
成としても構わないことも言うまでもない。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明は、周波数設定情報
に応じて出力周波数を変化させる周波数シンセサイザ
と、2つの負性抵抗能動回路よりなるプッシュプッシュ
発振器の発振周波数を決定する共振器と、前記周波数シ
ンセサイザの出力を前記共振器に注入する結合回路と、
前記プッシュプッシュ発振器の2つの出力を同相合成す
る同相合成回路で構成される注入同期形逓倍発振器とを
具備し、前記プッシュプッシュ発振器の発振周波数を前
記周波数シンセサイザの出力周波数に応じて変化させる
ことにより、広帯域でかつ高性能である優れた高周波数
帯の発振器を実現するとともに、上記発振器を用いる周
波数シンセサイザの低消費電力化を実現するものであ
る。また、共振器として、スプリットリング共振器を用
い、平行結合線路をそのスプリットリング共振器と対向
した位置に配し、分布結合により当該スプリットリング
共振器に基本波を注入するように構成しているため、本
発明の注入同期形逓倍発振器を構成の際には、当該スプ
リットリング共振器と平行結合線路との相対的位置調整
のみで、注入した基本波に対して良好な2倍波が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における注入同期形逓倍
発振器の全体ブロック結線図
【図2】同実施例における注入同期特性図
【図3】本発明の第2の実施例における注入同期形逓倍
発振器の全体ブロック結線図
【図4】従来の高周波数帯の発振器の全体ブロック結線
【符号の説明】
1 誘電体共振器 2 結合線路 3 プッシュプッシュ発振器 4 同相合成回路フィルタ 5 高周波出力端子 6 スプリットリング共振器 7 周波数シンセサイザ 8 可変容量 9 平行結合線路 10 D/A変換器 11 分圧回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−24706(JP,A) 特開 平3−227124(JP,A) 特開 昭62−47212(JP,A) 1989年電子情報通信学会秋期全国大会 講演論文集B−546、佐川守一等「多層 基板実装形スプリットリング共振器を用 いた電圧制御発振器」

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周波数設定情報に応じて出力周波数を変
    化させる周波数シンセサイザと、1つのスプリットリン
    グ共振器と、前記スプリットリング共振器の開放端に接
    続される2つの同一特性をもつ負性抵抗能動回路よりな
    るプッシュプッシュ発振器と、前記スプリットリング共
    振器と対向した位置に配され、分布結合により当該スプ
    リットリング共振器に周波数シンセサイザの出力を注入
    する平行結合線路と、前記負性抵抗能動回路の2つの出
    力を同相合成して2倍波を取り出す同相合成回路とを具
    備する注入同期形逓倍発振器。
  2. 【請求項2】 スプリットリング共振器の開放端に可変
    容量を接続し、プッシュプッシュ発振器を電圧制御発振
    器構成としたことを特徴とする請求項1記載の注入同期
    形逓倍発振器。
  3. 【請求項3】 周波数設定情報を入力とし、プッシュプ
    ッシュ電圧制御発振器の制御電圧を出力するデイジタル
    /アナログ変換器を設けたことを特徴とする請求項2記
    載の注入同期形逓倍発振器。
  4. 【請求項4】 周波数シンセサイザを構成する電圧制御
    発振器の制御電圧を用いて、プッシュプッシュ電圧制御
    発振器の発振周波数を制御したことを特徴とする請求項
    2記載の注入同期形逓倍発振器。
  5. 【請求項5】 スプリットリング共振器の開放端にスイ
    ッチを介して複数の固定容量を接続し、スイッチを切り
    替えることでプッシュプッシュ発振器の発振周波数を変
    化させたことを特徴とする請求項1記載の注入同期形逓
    倍発振器。
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JP5634343B2 (ja) * 2011-07-05 2014-12-03 三菱電機株式会社 注入同期発振装置
JP6171758B2 (ja) * 2013-09-10 2017-08-02 富士通株式会社 高周波信号発生回路、送信装置、受信装置及び送受信装置

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JPS6247212A (ja) * 1985-08-27 1987-02-28 Hitachi Denshi Ltd シンセサイザ装置
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JP2577106B2 (ja) * 1990-01-31 1997-01-29 島田理化工業株式会社 注入同期発振装置

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1989年電子情報通信学会秋期全国大会講演論文集B−546、佐川守一等「多層基板実装形スプリットリング共振器を用いた電圧制御発振器」

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