JP2912203B2 - Voltage controlled oscillator - Google Patents
Voltage controlled oscillatorInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は広帯域な発振周波数
帯域を必要とする無線装置用の電圧制御発振器に関し、
特に一端を接地電位とするインダクタンス素子と印加逆
バイアス電圧の変化によって容量値を変化させるバリキ
ャップダイオードとの並列回路を含む誘導性回路部を備
えるコルピッツ型発振器等の電圧制御発振器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage controlled oscillator for a radio device requiring a wide oscillation frequency band,
In particular, the present invention relates to a voltage controlled oscillator such as a Colpitts oscillator including an inductive circuit section including a parallel circuit of an inductance element having one end at a ground potential and a varicap diode for changing a capacitance value by a change in an applied reverse bias voltage.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のこの種の電圧制御発振器では、発
振周波数の広帯域化を図るためにバリキャップダイオー
ドとして逆バイアス電圧の変化に対する容量値が大きく
変化できる超階段接合型を用いることが多い。しかし、
この方法ではAPC感度(電圧対発振周波数変化比)が
大きくなるため、発振信号のS/NまたはC/Nが悪化
するという欠点がある。また、バリキャップダイオード
に印加する逆バイアス電圧の変化幅を大きくする方法も
ある。しかし、この方法では、バリキャップダイオード
の高逆バイアス電圧領域では電圧対容量変化の非線形領
域に入るため発振周波数の可変幅が極端に小さくなるこ
とから、この電圧制御発振器をシンセサイザ(あるいは
フェーズロックループ)に組み込んだ場合に、シンセサ
イザループ(あるいはフェーズロックループ)のループ
ゲインが低下するという不具合があった。2. Description of the Related Art In a conventional voltage-controlled oscillator of this type, in order to widen the oscillation frequency, a super step-junction type whose capacitance value with respect to a change in reverse bias voltage can be largely changed is often used as a varicap diode. But,
In this method, since the APC sensitivity (voltage-to-oscillation frequency change ratio) increases, there is a disadvantage that the S / N or C / N of the oscillation signal deteriorates. There is also a method of increasing the change width of the reverse bias voltage applied to the varicap diode. However, in this method, the variable width of the oscillation frequency becomes extremely small in the high reverse bias voltage region of the varicap diode because the voltage is in the nonlinear region of the change in capacitance, so that this voltage-controlled oscillator is used as a synthesizer (or a phase locked loop). ), The loop gain of the synthesizer loop (or phase lock loop) is reduced.
【0003】上述の問題を解決するため電圧制御発振器
として特開平3−160801号公報に開示された技術
がある。この電圧制御発振器では、バリキャップダイオ
ード(開示例では可変容量ダイオード,以下バリキャッ
プともいう)を複数個交流的に接続し、その各々に対し
個別に逆バイアス電圧を印加している。As a voltage-controlled oscillator for solving the above-mentioned problem, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-160801. In this voltage controlled oscillator, a plurality of varicap diodes (variable capacitance diodes in the disclosure example, hereinafter also referred to as varicaps) are connected in an alternating manner, and a reverse bias voltage is individually applied to each of them.
【0004】また、電圧制御発振器の発振中心周波数を
調整するために、トリマコンデンサを上記バリキャップ
ダイオードに並列に接続したり、特開平4−11780
5号公報に開示されているように,マイクロストリップ
線路をトリミングスタブとして上記バリキャップダイオ
ードに付加している例がある。In order to adjust the oscillation center frequency of the voltage controlled oscillator, a trimmer capacitor is connected in parallel to the varicap diode,
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5 (1999) -2005, there is an example in which a microstrip line is added to the varicap diode as a trimming stub.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】開示された電圧制御発
振器の第1の例では、第1のバリキャップに印加してい
る逆バイアス電圧が低く,この第1のバリキャップの容
量値が大きい場合には、第2のバリキャップへの印加逆
バイアス電圧を変化させてこの第2のバリキャップの容
量値を変化させても、可変キャパシタンス部の容量値は
第1のバリキャップの容量値と第2のバリキャップの容
量値との和であるため、この第2のバリキャップへの印
加逆バイアス電圧の変化による発振周波数の変化が少な
いという欠点があった。In the first example of the disclosed voltage controlled oscillator, when the reverse bias voltage applied to the first varicap is low and the capacitance value of the first varicap is large, Even if the capacitance value of the second varicap is changed by changing the reverse bias voltage applied to the second varicap, the capacitance value of the variable capacitance portion is equal to the capacitance value of the first varicap. Since this is the sum of the capacitance value of the second varicap and the change in the oscillation frequency due to the change in the reverse bias voltage applied to the second varicap, there is a drawback.
【0006】また、第1のバリキャップに印加している
逆バイアス電圧が高く,この第1のバリキャップの容量
値が小さい場合には、発振周波数の変化は第2のバリキ
ャップの容量値変化によるものが支配的となるので、発
振周波数を広帯域に変化させるための第1および第2の
バリキャップへの逆バイアス電圧の設定方法が複雑とな
るという欠点があった。When the reverse bias voltage applied to the first varicap is high and the capacitance value of the first varicap is small, the change in the oscillation frequency is caused by the change in the capacitance value of the second varicap. However, there is a disadvantage that the method of setting the reverse bias voltage to the first and second varicaps for changing the oscillation frequency in a wide band becomes complicated.
【0007】また、第2の例では広帯域発振をさせるこ
とができないという欠点がある。Further, the second example has a drawback that broadband oscillation cannot be performed.
【0008】従って、本発明の目的は、上述した従来技
術の欠点を解消することにあり、発振信号の高S/Nあ
るいは高C/Nを確保しつつ,発振周波数を広帯域にし
かも容易に制御できる電圧制御発振器を提供することに
ある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned disadvantages of the prior art, and to easily control the oscillation frequency over a wide band while ensuring a high S / N or high C / N of the oscillation signal. It is to provide a voltage controlled oscillator that can be used.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の電圧制御発振器
の一つは、インダクタンス素子と印加逆バイアス電圧の
変化によって容量値を変化させるバリキャップダイオー
ドとの並列回路を含み,一端を接地電位とする誘導性回
路部を備える電圧制御発振器において、一端を前記誘導
性回路部の他端に接続した第1の容量性スタブと、少く
とも一つの第n(nは2以上の整数)の容量性スタブ
と、他端を開放端とする第(n+1)の容量性スタブ
と、供給されるスタブ長制御信号に従って前記第1から
第(n+1)までの容量性スタブをこれら各容量性スタ
ブの先端同士において順次一つずつ縦続接続できるダイ
オードスイッチ回路とをさらに備え、前記第1ないし第
nの容量性スタブの前記インダクタンス素子から遠い方
の先端部には1/4波長スタブの一端をそれぞれ接続
し、前記1/4波長スタブの各各の他端には一端を接地
したダイオードの他端をそれぞれ接続している。 One of the voltage controlled oscillator SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is seen containing a parallel circuit of a varicap diode to vary the capacitance value by the change in inductance element and applying a reverse bias voltage, one end grounded A voltage-controlled oscillator having an inductive circuit portion having a potential, a first capacitive stub having one end connected to the other end of the inductive circuit portion, and at least one n-th (n is an integer of 2 or more) A capacitive stub, a (n + 1) -th capacitive stub having the other end as an open end, and the first to (n + 1) -th capacitive stubs according to the supplied stub length control signal. A diode switch circuit that can be cascade-connected one by one at the ends .
n farther from the inductance element of the capacitive stub
One end of 1/4 wavelength stub is connected to the tip of
The other end of each of the quarter-wave stubs has one end grounded.
The other ends of the diodes are connected respectively.
【0010】[0010]
【0011】[0011]
【0012】該電圧制御発振器は、前記ダイオードスイ
ッチ回路が、n個またはn+1個の前記容量性スタブを
前記インダクタンス素子に縦続接続する場合には、前記
nまたはn+1より少い序数詞を有する前記容量性スタ
ブ接続の前記1/4波長スタブに接続した前記ダイオー
ドを全てONにする構成をとることができる。[0012] The voltage controlled oscillator, the diode switch circuit, in the case of cascade connecting n or (n + 1) of the capacitive stubs to said inductance element, said capacitive having ordinal number less than the n or n + 1 A configuration can be adopted in which all the diodes connected to the stub-connected quarter-wavelength stub are turned on.
【0013】本発明の電圧制御発振器の別の一つは、イ
ンダクタンス素子と印加逆バイアス電圧の変化によって
容量値を変化させるバリキャップダイオードとの並列回
路を含み,一端を接地電位とする誘導性回路部を備える
電圧制御発振器において、一端を前記誘導性回路部の他
端に接続した第1の容量性スタブと、前記第1の容量性
スタブ回路の他端に一端を接続した1/4波長スタブ
と、前記1/4波長スタブの他端に一端を接続するとと
もに他端を接地した第1のダイオードと、他端を開放端
とする第2の容量性スタブと、前記第1の容量性スタブ
の他端と前記第2の容量性スタブの一端とを接続する第
2のダイオードと、前記第1のダイオードをONにする
とともに前記第2のダイオードをOFFにする第1のス
タブ長制御モードと前記第1および第2ダイオードをと
もにONにする第2のスタブ長制御モードを有するスタ
ブ長制御回路とを備える。One alternative of the voltage controlled oscillator [0013] The present invention is seen containing a parallel circuit of a varicap diode to vary the capacitance value by the change in Lee <br/> inductance element and applying a reverse bias voltage, one end grounded In a voltage controlled oscillator provided with an inductive circuit unit for setting a potential, a first capacitive stub having one end connected to the other end of the inductive circuit unit, and one end connected to the other end of the first capacitive stub circuit A 波長 wavelength stub, a first diode having one end connected to the other end of the 波長 wavelength stub and the other end grounded, a second capacitive stub having the other end as an open end, A second diode that connects the other end of the first capacitive stub to one end of the second capacitive stub; and a first diode that turns on the first diode and turns off the second diode. Stub length control mode And a stub length control circuit having both a second stub length control mode to ON and the first and second diodes.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
【0015】図1は本発明による電圧制御発振器の一実
施の形態を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a voltage controlled oscillator according to the present invention.
【0016】この電圧制御発振器は、トランジスタTR
1を発振素子とし、トランジスタTR1のベースをコン
デンサC6で高周波的に接地したコルピッツ型の発振器
である。トランジスタTR1のコレクタ・エミッタ間に
は容量性インピーダンスを示すコンデンサC5を、エミ
ッタ・ベース間には容量性インピーダンスを示すコンデ
ンサC7を、コレクタ・ベース間には誘導性インピーダ
ンスを示す誘導性回路部1をそれぞれ接続している。ト
ランジスタTR1のコレクタには発振信号リーク防止用
のコイルL2を介して電源端子Ppから電源電圧Vcc
が供給され、ベースには電源電圧Vccを抵抗器R2と
R3とで分圧した電圧が供給され、エミッタはオートバ
イアス用の抵抗器R4を介して接地されている。この電
圧制御発振器の出力信号はトランジスタTR1のエミッ
タからコンデンサC8を通して出力端子Poに出力され
る。This voltage controlled oscillator has a transistor TR
1 is an oscillator, and is a Colpitts oscillator in which the base of a transistor TR1 is grounded at high frequency by a capacitor C6. A capacitor C5 representing a capacitive impedance is provided between the collector and the emitter of the transistor TR1, a capacitor C7 representing a capacitive impedance is provided between the emitter and the base, and an inductive circuit section 1 representing an inductive impedance is provided between the collector and the base. Each is connected. The collector of the transistor TR1 is connected to a power supply voltage Vcc from a power supply terminal Pp via a coil L2 for preventing oscillation signal leakage.
Is supplied to the base, and a voltage obtained by dividing the power supply voltage Vcc by the resistors R2 and R3 is supplied to the base, and the emitter is grounded via an auto-bias resistor R4. The output signal of the voltage controlled oscillator is output from the emitter of the transistor TR1 to the output terminal Po through the capacitor C8.
【0017】誘導性回路部1は、この電圧制御発振器の
発振周波数において誘導性インピーダンスを示すインダ
クタンス素子である共振器Z1と、この共振器Z1に高
周波的に並列に接続されたアノード接地のバリキャップ
ダイオードX1とを備える。ダイオードX1は制御端子
Pvに印加される逆バイアス電圧である可変の制御電圧
Vvに応答して容量値が変化し、この容量値変化に対応
して電圧制御発振器の発振周波数が変化する。例えばダ
イオードX1の容量値はこの電圧制御発振器の発振周波
数を共振器Z1の共振周波数より低下させるが、このダ
イオードX1の容量値増大は、発振周波数をさらに低下
させることになる。なお、制御端子PvとダイオードX
1のカソードとの間には、ダイオードX1保護用の抵抗
器R1とコイルL1およびコンデンサC1で構成される
フィルタとを直列に接続している。このフィルタは誘導
性回路部1とダイオードX1との間の高周波数信号の通
過を阻止する。また、コンデンサC2およびC3はダイ
オードX1と共振器12との間,コンデンサC4は共振
器Z1とトランジスタTR1のコレクタとの間の直流阻
止を行うとともに発振信号成分を通過させる結合コンデ
ンサであり、発振周波数に対してはほぼ0インピーダン
スを呈する。共振器Z1は、一般に水晶振動子や誘電体
共振器等のQが高い共振器を用いるが、ストリップライ
ン共振器等,Qが比較的低い共振器を用いることもあ
る。この実施の形態による電圧制御発振器は、トランジ
スタTR1に2SC4266型トランジスタ(NEC社
製),共振器Z1に共振周波数約2GHzの誘電体共振
器を用い、ダイオードX1の容量値を10数pFにする
と、発振周波数900MHz程度の発振信号を生じる。The inductive circuit section 1 includes a resonator Z1 which is an inductance element exhibiting an inductive impedance at the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator, and an anode grounded varicap connected in parallel to the resonator Z1 in a high frequency manner. A diode X1. The capacitance of the diode X1 changes in response to a variable control voltage Vv that is a reverse bias voltage applied to the control terminal Pv, and the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator changes in response to the change in the capacitance. For example, the capacitance value of the diode X1 makes the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator lower than the resonance frequency of the resonator Z1, but the increase of the capacitance value of the diode X1 further lowers the oscillation frequency. The control terminal Pv and the diode X
A resistor R1 for protecting the diode X1 and a filter composed of the coil L1 and the capacitor C1 are connected in series between the first cathode and the first cathode. This filter blocks the passage of high frequency signals between the inductive circuit part 1 and the diode X1. The capacitors C2 and C3 are coupling capacitors between the diode X1 and the resonator 12, and the capacitor C4 is a coupling capacitor for blocking a direct current between the resonator Z1 and the collector of the transistor TR1 and for passing an oscillation signal component. Exhibits almost zero impedance. The resonator Z1 generally uses a high-Q resonator such as a quartz resonator or a dielectric resonator, but may use a relatively low-Q resonator such as a stripline resonator. The voltage-controlled oscillator according to this embodiment uses a 2SC4266 type transistor (manufactured by NEC Corporation) for the transistor TR1, a dielectric resonator having a resonance frequency of about 2 GHz for the resonator Z1, and a capacitance value of the diode X1 of tens pF. An oscillation signal having an oscillation frequency of about 900 MHz is generated.
【0018】さて、本実施の形態による電圧制御発振器
は、誘導性回路部1に付加容量Caを付加するスタブ回
路11,12,13および14をさらに備える。スタブ
回路11〜14はマイクロストリップ線路上に構成され
ている。The voltage controlled oscillator according to the present embodiment further includes stub circuits 11, 12, 13 and 14 for adding an additional capacitance Ca to the inductive circuit unit 1. The stub circuits 11 to 14 are formed on a microstrip line.
【0019】スタブ回路11は、一端をコンデンサC2
とC3の間に接続した容量性スタブS1と、一端を容量
性スタブS1の他端近傍に接続した1/4波長スタブS
5と、アノードを1/4波長スタブS5の他端に接続し
たカソード接地のPINダイオードX5とを備えてい
る。容量性スタブS1は、ストリップ導体の幅が広く
(特性インピーダンスが低く)長さの短かいストリップ
線路で構成され、この電圧制御発振器の発振周波数付近
で容量性を示す。1/4波長スタブS5は発振周波数付
近で長さ1/4波長程度の比較的特性インピーダンスの
高いストリップ線路で構成される。PINダイオード
は、導通(ON)時の高周波抵抗値が低く,非導通(O
FF)には高周波抵抗値が高くて端子間容量も小さいの
で、高周波スイッチとして用いるダイオードX5として
好適である。上述のON/OFF特性を有する高周波用
バラクタ等もPINダイオードX5の代替に使用でき
る。The stub circuit 11 has one end connected to a capacitor C2.
Stub S1 connected between C1 and C3, and a quarter-wave stub S connected at one end near the other end of the capacitive stub S1.
5 and a cathode grounded PIN diode X5 whose anode is connected to the other end of the quarter-wave stub S5. The capacitive stub S1 is formed of a strip line having a wide strip conductor (having a low characteristic impedance) and a short length, and exhibits a capacitance near the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator. The 波長 wavelength stub S5 is formed of a strip line having a relatively high characteristic impedance with a length of about 1 / wavelength near the oscillation frequency. The PIN diode has a low high-frequency resistance value when conducting (ON) and is non-conducting (O
FF) has a high high-frequency resistance and a small inter-terminal capacitance, and thus is suitable as a diode X5 used as a high-frequency switch. A high-frequency varactor having the above-described ON / OFF characteristics can be used instead of the PIN diode X5.
【0020】ここで、スタブ回路11の容量性スタブS
1には、コイルL11およびコンデンサC11からなる
低域通過フィルタを介して制御端子P1から制御電圧V
1を受けている。いま、制御端子P1に正電圧V1を印
加すると、PINダイオードX5がONとなって1/4
波長スタブS5の他端は短絡点となり、1/4波長スタ
ブS5の一端は開放点となる。従って、このときの1/
4波長スタブS5およびPINダイオードX5は、容量
性スタブS1の呈するサセプタンスに何の影響も与え
ず,ないものとして扱ってよい。Here, the capacitive stub S of the stub circuit 11
1 has a control voltage V from a control terminal P1 via a low-pass filter including a coil L11 and a capacitor C11.
Have received one. Now, when a positive voltage V1 is applied to the control terminal P1, the PIN diode X5 is turned on and the
The other end of the wavelength stub S5 is a short-circuit point, and one end of the quarter-wave stub S5 is an open point. Therefore, 1 /
The four-wavelength stub S5 and the PIN diode X5 have no effect on the susceptance exhibited by the capacitive stub S1 and may be treated as being absent.
【0021】スタブ回路12は、カソードを容量性スタ
ブS1の他端に接続したPINダイオードX2と、一端
をPINダイオードX2のアノードに接続した容量性ス
タブS2と、一端を容量性スタブS2の他端近傍に接続
した1/4波長スタブS6と、アノードを1/4波長ス
タブS6の他端に接続したカソード接地のPINダイオ
ードX6とを備えている。また、スタブ回路12の容量
性スタブS2には、コイルL12およびコンデンサC1
2からなる低域通過フィルタを介して制御端子P2から
制御電圧V2を受けている。The stub circuit 12 includes a PIN diode X2 having a cathode connected to the other end of the capacitive stub S1, a capacitive stub S2 having one end connected to the anode of the PIN diode X2, and one end connected to the other end of the capacitive stub S2. It has a quarter-wave stub S6 connected in the vicinity, and a cathode-grounded PIN diode X6 whose anode is connected to the other end of the quarter-wave stub S6. The capacitive stub S2 of the stub circuit 12 includes a coil L12 and a capacitor C1.
2 receives a control voltage V2 from a control terminal P2 via a low-pass filter composed of two.
【0022】スタブ回路13は、カソードを容量性スタ
ブS2の他端に接続したPINダイオードX3と、一端
をPINダイオードX3のアノードに接続した容量性ス
タブS3と、一端を容量性スタブS3の他端近傍に接続
した1/4波長スタブS7と、アノードを1/4波長ス
タブS7の他端に接続したカソード接地のPINダイオ
ードX7とを備えている。また、スタブ回路13の容量
性スタブS3には、コイルL13およびコンデンサC1
3からなる低域通過フィルタを介して制御端子P3から
制御電圧V3を受けている。The stub circuit 13 includes a PIN diode X3 having a cathode connected to the other end of the capacitive stub S2, a capacitive stub S3 having one end connected to the anode of the PIN diode X3, and one end connected to the other end of the capacitive stub S3. There is a quarter-wave stub S7 connected in the vicinity, and a cathode grounded PIN diode X7 having an anode connected to the other end of the quarter-wave stub S7. The capacitive stub S3 of the stub circuit 13 includes a coil L13 and a capacitor C1.
3 receives the control voltage V3 from the control terminal P3 via the low-pass filter composed of the control voltage V3.
【0023】スタブ回路14は、カソードを容量性スタ
ブS3の他端に接続したPINダイオードX4と、一端
をPINダイオードX4のアノードに接続した容量性ス
タブS3とを備えている。また、スタブ回路14の容量
性スタブS4には、コイルL14およびコンデンサC1
4からなる低域通過フィルタを介して制御端子P4から
制御電圧V4を受けている。The stub circuit 14 includes a PIN diode X4 having a cathode connected to the other end of the capacitive stub S3, and a capacitive stub S3 having one end connected to the anode of the PIN diode X4. The capacitive stub S4 of the stub circuit 14 includes a coil L14 and a capacitor C1.
4 receives a control voltage V4 from a control terminal P4 via a low-pass filter composed of the control signal V4.
【0024】スタブ回路12,13およ14における容
量性スタブS2,S3およびS4は、スタブ回路11の
容量性スタブS1とほぼ同じ機能を有する。同様に、1
/4波長スタブS6およびS7は容量性スタブS1とほ
ぼ同じ機能を有し、PINダイオードX6およびX7は
PINダイオードX5とほぼ同じ機能を有するので、ス
タブ回路12,13および14の各各の機能に関する説
明は省略する。The capacitive stubs S2, S3 and S4 in the stub circuits 12, 13 and 14 have almost the same function as the capacitive stub S1 of the stub circuit 11. Similarly, 1
Since the quarter-wavelength stubs S6 and S7 have almost the same function as the capacitive stub S1, and the PIN diodes X6 and X7 have almost the same function as the PIN diode X5, the functions of the stub circuits 12, 13 and 14 are related. Description is omitted.
【0025】誘導性回路部1は、制御端子P1ないしP
4に供給する制御電圧V1ないしV4の値を適切に選択
することにより、付加容量Caを段階的に変化し、この
電圧制御発振器の発振周波数を広帯域に変化できる。付
加容量Caの段階的変化は、共振器Z1とバリキャップ
ダイオードX1との並列回路に、容量性スタブS1,S
2,S3およびS4をこれら容量性スタブの先端同士に
おいて順次一つずつ縦続接続することによって達成され
る。The inductive circuit unit 1 includes control terminals P1 to P
By appropriately selecting the values of the control voltages V1 to V4 to be supplied to the power supply 4, the additional capacitance Ca is changed stepwise, and the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator can be changed over a wide band. The gradual change of the additional capacitance Ca is caused by adding capacitive stubs S1, S to a parallel circuit of the resonator Z1 and the varicap diode X1.
2, S3 and S4 are sequentially cascaded one by one at the ends of these capacitive stubs.
【0026】図2は本実施の形態における容量性スタブ
長の制御動作を要約して示す図である。FIG. 2 is a diagram summarizing the operation of controlling the length of the capacitive stub in the present embodiment.
【0027】図1および図2を併せ参照すると、上記並
列回路に容量性スタブS1のみを接続した状態にするに
は、PINダイオードX5をON,PINダイオードX
2をOFFにする必要がある。ダイオードX2がOFF
であると、ダイオードX2より上記並列回路から遠い回
路素子の影響はなくなるので、PINダイオードX3,
X4,X6およびX7のON/OFFは任意である。こ
のダイオードON/OFF状態を実現するには、制御電
圧V1を正電圧,制御電圧V2を0Vまたは負電圧にす
る。なお、制御電圧V3およびV4は任意であるが、容
量性スタブS2,S3およびS4の影響をさらに少くす
るためには、制御電圧V3およびV4を0Vまたは負電
圧とするのがよい。また、0Vよりは負電圧の方が各P
INダイオードのON/OFF比が良くなる。Referring to FIGS. 1 and 2, in order to connect only the capacitive stub S1 to the parallel circuit, the PIN diode X5 is turned on and the PIN diode X is turned on.
2 needs to be turned off. Diode X2 is OFF
, The influence of the circuit elements farther from the parallel circuit than the diode X2 is eliminated, so that the PIN diode X3
ON / OFF of X4, X6 and X7 is optional. To realize this diode ON / OFF state, the control voltage V1 is set to a positive voltage, and the control voltage V2 is set to 0V or a negative voltage. The control voltages V3 and V4 are arbitrary, but in order to further reduce the influence of the capacitive stubs S2, S3 and S4, it is preferable that the control voltages V3 and V4 be 0 V or a negative voltage. In addition, the negative voltage is more negative than 0V.
The ON / OFF ratio of the IN diode is improved.
【0028】上述と同様の検討を行って、容量性スタブ
S1とS2とを上記並列回路に縦続接続するには、制御
電圧V1およびV3を0V(または負電圧,以下同様)
とし,制御電圧V2を正電圧として、PINダイオード
X2,X5およびX6をONとし、PINダイオードX
3をOFFとする。また、容量性スタブS1とS2とS
3とを上記並列回路に縦続接続するには、制御電圧V
1,V2およびV4を0Vとし,制御電圧V3を正電圧
として、PINダイオードX2,X3,X5〜X7をO
Nとし、PINダイオードX4をOFFとする。さら
に、全ての容量性スタブS1〜S4を上記並列回路に縦
続接続するには、制御電圧V1〜V3を0Vとし,制御
電圧V4を正電圧として、全てのPINダイオードX2
〜X7をONとする。In order to cascade-connect the capacitive stubs S1 and S2 to the above-described parallel circuit by performing the same examination as described above, the control voltages V1 and V3 are set to 0V (or a negative voltage, the same applies hereinafter).
And the control voltage V2 is set to a positive voltage, the PIN diodes X2, X5 and X6 are turned on, and the PIN diode X
3 is turned OFF. Also, capacitive stubs S1, S2 and S
3 in cascade with the parallel circuit, the control voltage V
1, V2 and V4 are set to 0 V, the control voltage V3 is set to a positive voltage, and the PIN diodes X2, X3, X5 to X7 are set to O.
N, and the PIN diode X4 is turned off. Further, in order to cascade connect all the capacitive stubs S1 to S4 to the parallel circuit, the control voltages V1 to V3 are set to 0 V, the control voltage V4 is set to a positive voltage, and all the PIN diodes X2
To X7 are turned ON.
【0029】なお、本実施の形態におけるPINダイオ
ードX2〜X7の接続方向は、揃って逆方向にすること
ができる。この場合には、制御電圧V1〜V4を図2と
は逆にする必要がある。The connection directions of the PIN diodes X2 to X7 in the present embodiment can be made opposite to each other. In this case, the control voltages V1 to V4 need to be reversed from those in FIG.
【0030】図3は本実施の形態の電圧制御発振器にお
ける容量性スタブ長に対する付加容量Caおよび発振周
波数Fの関係を示す図である。ここで、容量性スタブS
1ないしS4の長さは構成要素の符号でそれぞれ表わ
し、上記容量性スタブの各各が生じる容量は全て同じと
している。また、発振周波数Fは付加容量値Caの増加
に対して直線的に低下するものとしている。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the additional capacitance Ca and the oscillation frequency F with respect to the length of the capacitive stub in the voltage controlled oscillator according to the present embodiment. Here, the capacitive stub S
The lengths of 1 to S4 are represented by reference numerals of the components, and the capacitances generated by the respective capacitive stubs are all the same. Further, the oscillation frequency F decreases linearly with an increase in the additional capacitance value Ca.
【0031】容量性スタブS1ないしS1がバリキャッ
プダイオードX1と共振器Z1の並列回路に順次縦続に
接続されると、これら容量性スタブの合計長さが1/8
波長以下程度の場合には,付加容量Caはこの合計長に
ほぼ比例して増加する。従って、ダイオードX1の逆バ
イアス電圧Vvが固定値であると、発振周波数Fは段階
的に減少する。上記並列回路に接続される容量性スタブ
がS1だけであると、ダイオードX1の逆バイアス電圧
が最大値のとき発振周波数Fは最高の周波数F1aであ
り.ダイオードX1の逆バイアス電圧が最小値のとき発
振周波数Fは最低の周波数F1bとなる。周波数F1a
とF1bとの間の帯域を帯域Aとする。同様に、接続容
量性スタブがS1とS2だと、発振周波数Fは最高の周
波数F2aと最低の周波数F2bの間の帯域Bの範囲と
なる。以下、同様に、容量性スタブS1とS2とS3と
の接続では発振周波数Fは最高の周波数F3aと最低の
周波数F3bの間の帯域Cの範囲となり、容量性スタブ
S1とS2とS3とS4との接続では発振周波数Fは最
高の周波数F4aと最低の周波数F4bの間の帯域Dの
範囲となる。When the capacitive stubs S1 to S1 are sequentially connected in cascade to the parallel circuit of the varicap diode X1 and the resonator Z1, the total length of these capacitive stubs becomes 1/8.
When the wavelength is less than the wavelength, the additional capacitance Ca increases almost in proportion to the total length. Therefore, when the reverse bias voltage Vv of the diode X1 is a fixed value, the oscillation frequency F decreases stepwise. If the only capacitive stub connected to the parallel circuit is S1, the oscillation frequency F is the highest frequency F1a when the reverse bias voltage of the diode X1 is the maximum value. When the reverse bias voltage of the diode X1 is the minimum value, the oscillation frequency F becomes the lowest frequency F1b. Frequency F1a
A band between F1b and F1b is defined as band A. Similarly, if the connection capacitive stubs are S1 and S2, the oscillation frequency F will be in the range of the band B between the highest frequency F2a and the lowest frequency F2b. Hereinafter, similarly, in the connection of the capacitive stubs S1, S2, and S3, the oscillation frequency F is in the range of the band C between the highest frequency F3a and the lowest frequency F3b, and the capacitive stubs S1, S2, S3, and S4 The oscillation frequency F is in the range of the band D between the highest frequency F4a and the lowest frequency F4b.
【0032】ここで、本実施の形態における容量性スタ
ブS1ないしS4の呈する容量値Caについて詳しく検
討する。スタブS1ないしS4は比誘電率4.8のガラ
スエポキシ樹脂を基板とするマイクロストリップ線路で
ある。このストリップ線路は、基板の厚さが0.2m
m,ストリップ導体の幅が0.4mm,ストリップ導体
の導体厚さが18μmであり、周波数900MHzにお
いて特性インピーダンスZ0が50Ω,波長短縮率αが
0.524,従って1波長(λ)が174mmである。Here, the capacitance value Ca exhibited by the capacitive stubs S1 to S4 in the present embodiment will be discussed in detail. The stubs S1 to S4 are microstrip lines using a glass epoxy resin having a relative dielectric constant of 4.8 as a substrate. This strip line has a substrate thickness of 0.2 m
m, the width of the strip conductor is 0.4 mm, the conductor thickness of the strip conductor is 18 μm, the characteristic impedance Z0 is 50Ω at a frequency of 900 MHz, the wavelength shortening rate α is 0.524, and thus one wavelength (λ) is 174 mm. .
【0033】このストリップ線路のスタブ長lと容量値
Caとの関係を(1)式に示す。但し、ωは角周波数
(=2πF)である。なお、PINダイオードX2ない
しX4の長さは無視している。The relationship between the stub length 1 of the strip line and the capacitance value Ca is shown in equation (1). Here, ω is an angular frequency (= 2πF). Note that the lengths of the PIN diodes X2 to X4 are ignored.
【0034】 Ca={1/(ωZ0)}tan(2πl/λ) …(1) (1)式によると、容量性スタブS1ないしS4の合計
長が21.8mm(λ/8)のとき容量Caは3.5p
Fとなり、38.1mm(7λ/32)のとき容量Ca
は17.8pFとなる。図1の電圧制御発振器は、付加
容量Caの1pFから15pFの変化で50MHz程度
の発振帯域を得ることができる。なお、スタブS1ない
しS4の特性インピーダンスZ0が上述のとおり50Ω
であると、スタブ長λ/4付近で容量値Caが急激に変
化するので、スタブS1ないしS4の線路幅を広くして
特性インピーダンスZ0を50Ωより低くし、線路長l
に対する容量値Caの直線性を良くするのがさらに適切
な設計となる。Ca = {1 / (ωZ0)} tan (2πl / λ) (1) According to the equation (1), when the total length of the capacitive stubs S1 to S4 is 21.8 mm (λ / 8), Ca is 3.5p
F and the capacity Ca at 38.1 mm (7λ / 32)
Is 17.8 pF. The voltage controlled oscillator of FIG. 1 can obtain an oscillation band of about 50 MHz by changing the additional capacitance Ca from 1 pF to 15 pF. Note that the characteristic impedance Z0 of the stubs S1 to S4 is 50Ω as described above.
, The capacitance value Ca changes abruptly near the stub length λ / 4, so that the line width of the stubs S1 to S4 is widened so that the characteristic impedance Z0 is lower than 50Ω and the line length l
A more appropriate design is to improve the linearity of the capacitance value Ca with respect to.
【0035】上述のとおり、本実施の形態による電圧制
御発振器は、制御端子P1ないしP4に供給する制御電
圧V1ないしV4の値を適切に選択することにより、発
振周波数を4段階に分けて広帯域に変化できる。従っ
て、バリキャップダイオードX1に印加する制御電圧V
vの範囲を発振周波数Fが直線的に変化するとともに電
圧対容量変化比の大きい範囲に限定することが容易とな
るので、高いS/N比を維持することができる。As described above, the voltage-controlled oscillator according to the present embodiment divides the oscillation frequency into four steps to broaden the oscillation frequency by appropriately selecting the values of the control voltages V1 to V4 supplied to the control terminals P1 to P4. Can change. Therefore, the control voltage V applied to the varicap diode X1
Since the range of v can be easily limited to a range in which the oscillation frequency F changes linearly and the voltage-to-capacity change ratio is large, a high S / N ratio can be maintained.
【0036】なお、図1に示した電圧制御発振器は、ス
タブ回路11〜14という4つのスタブ回路を備えてい
るが、スタブ回路12と13とを省き、スタブ回路11
と14とを直結することもできる。この場合には、制御
電圧V1を正電圧,制御電圧V4を0VにしてPINダ
イオードX5をON,PINダイオードX4をOFFに
すると、容量性スタブS1のみがバリキャップダイオー
ドX1と共振器Z1との並列回路に接続される。また、
容量性スタブS1とS4とを上記並列回路に縦続接続す
るには、制御電圧V1を0Vとし,制御電圧V4を正電
圧とする。Although the voltage controlled oscillator shown in FIG. 1 has four stub circuits 11 to 14, the stub circuits 12 and 13 are omitted, and the stub circuit 11 is omitted.
And 14 can also be directly connected. In this case, when the control voltage V1 is set to the positive voltage, the control voltage V4 is set to 0V, and the PIN diode X5 is turned on and the PIN diode X4 is turned off, only the capacitive stub S1 is connected in parallel with the varicap diode X1 and the resonator Z1. Connected to the circuit. Also,
In order to cascade-connect the capacitive stubs S1 and S4 to the parallel circuit, the control voltage V1 is set to 0V and the control voltage V4 is set to a positive voltage.
【0037】また、スタブ回路11および12と等価な
回路をスタブ回路11と14との間に任意の数だけ縦続
に接続してよいことは勿論である。It is needless to say that any number of circuits equivalent to the stub circuits 11 and 12 may be connected in cascade between the stub circuits 11 and 14.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、一端を誘
導性回路部の他端に接続した第1の容量性スタブと、第
n(nは2以上の整数)の容量性スタブと、他端を開放
端とする第(n+1)の容量性スタブと、供給されるス
タブ長制御信号に従って前記第1から第(n+1)まで
の容量性スタブをこれら各容量性スタブの先端同士にお
いて順次一つずつ縦続接続できるダイオードスイッチ回
路とを備えるので、広帯域でしかも制御電圧対発振周波
数の直線性がよい発振信号を高いS/N比を維持した状
態で容易に生成できるという効果がある。As described above, according to the present invention, there are provided a first capacitive stub having one end connected to the other end of the inductive circuit portion, an n-th (n is an integer of 2 or more) capacitive stub, The (n + 1) -th capacitive stub having the other end as an open end and the capacitive stubs from the first to (n + 1) -th capacitive stubs are sequentially arranged at the tips of these capacitive stubs in accordance with the supplied stub length control signal. Since a diode switch circuit that can be cascaded one by one is provided, there is an effect that an oscillation signal having a good linearity of control voltage versus oscillation frequency in a wide band can be easily generated while maintaining a high S / N ratio.
【0039】また、本発明は低い制御電圧で発振周波数
を広帯域に変化できるという効果がある。Further, the present invention has an effect that the oscillation frequency can be changed in a wide band with a low control voltage.
【図1】本発明による電圧制御発振器の一実施の形態を
示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a voltage controlled oscillator according to the present invention.
【図2】本実施の形態における容量性スタブ長の制御動
作を要約して示す図である。FIG. 2 is a diagram summarizing a control operation of a capacitive stub length in the present embodiment.
【図3】本実施の形態の電圧制御発振器における容量性
スタブ長に対する付加容量Caおよび発振周波数Fの関
係を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between an additional capacitance Ca and an oscillation frequency F with respect to a capacitive stub length in the voltage controlled oscillator according to the present embodiment.
1 誘導性回路部 11〜14 スタブ回路 C1〜C8,C11〜C14 コンデンサ L1,L2,L11〜L14 コイル P1〜P4 スタブ長制御端子 Pv キャパシタンス制御端子 Pp 電源端子 Po 出力端子 R1〜R4 抵抗器 S1〜S4 容量性スタブ S5〜S7 1/4波長スタブ TR1 トランジスタ X1 バリキャップダイオード X2〜X7 PINダイオード Z1 共振器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inductive circuit part 11-14 Stub circuit C1-C8, C11-C14 Capacitor L1, L2, L11-L14 Coil P1-P4 Stub length control terminal Pv Capacitance control terminal Pp power terminal Po Output terminal R1-R4 Resistor S1- S4 Capacitive stub S5 to S7 Quarter wavelength stub TR1 Transistor X1 Varicap diode X2 to X7 PIN diode Z1 Resonator
Claims (3)
圧の変化によって容量値を変化させるバリキャップダイ
オードとの並列回路を含み,一端を接地電位とする誘導
性回路部を備える電圧制御発振器において、 一端を前記誘導性回路部の他端に接続した第1の容量性
スタブと、少くとも一つの第n(nは2以上の整数)の
容量性スタブと、他端を開放端とする第(n+1)の容
量性スタブと、供給されるスタブ長制御信号に従って前
記第1から第(n+1)までの容量性スタブをこれら各
容量性スタブの先端同士において順次一つずつ縦続接続
できるダイオードスイッチ回路とをさらに備え、 前記第1ないし第nの容量性スタブの前記インダクタン
ス素子から遠い方の先端部には1/4波長スタブの一端
をそれぞれ接続し、前記1/4波長スタブの各各の他端
には一端を接地したダイオードの他端をそれぞれ接続し
ている ことを特徴とする電圧制御発振器。1. A saw including a parallel circuit of a inductance element and the applied reverse bias voltage varicap diodes to vary the capacitance value by the change of the voltage controlled oscillator comprising an inductive circuit for one end and the ground potential, one end Are connected to the other end of the inductive circuit section, at least one n-th (n is an integer of 2 or more) capacitive stub, and (n + 1) ) And a diode switch circuit capable of sequentially cascading the first to (n + 1) th capacitive stubs one by one at the tips of the capacitive stubs in accordance with a supplied stub length control signal. further comprising the inductance of said first through capacitive stubs of the n
One end of a 1/4 wavelength stub at the tip farthest from the element
And the other end of each of the 波長 wavelength stubs
Is connected to the other end of the diode, one end of which is grounded.
It characterized in that it has a voltage-controlled oscillator.
たはn+1個の前記容量性スタブを前記インダクタンス
素子に縦続接続する場合には、前記nまたはn+1より
少い序数詞を有する前記容量性スタブ接続の前記1/4
波長スタブに接続した前記ダイオードを全てONにする
ことを特徴とする請求項1記載の電圧制御発振器。2. The method according to claim 1, wherein the number of said diode switch circuits is n.
Others when cascading the n + 1 of the capacitive stubs to the inductance element, the said capacitive stubs connected with ordinal number less than the n or n + 1 1/4
Voltage controlled oscillator according to claim 1, characterized in that all the diodes connected to the wavelength stub ON.
圧の変化によって容量値を変化させるバリキャップダイ
オードとの並列回路を含み,一端を接地電位とする誘導
性回路部を備える電圧制御発振器において、 一端を前記誘導性回路部の他端に接続した第1の容量性
スタブと、前記第1の容量性スタブ回路の他端に一端を
接続した1/4波長スタブと、前記1/4波長スタブの
他端に一端を接続するとともに他端を接地した第1のダ
イオードと、他端を開放端とする第2の容量性スタブ
と、前記第1の容量性スタブの他端と前記第2の容量性
スタブの一端とを接続する第2のダイオードと、前記第
1のダイオードをONにするとともに前記第2のダイオ
ードをOFFにする第1のスタブ長制御モードと前記第
1および第2ダイオードをともにONにする第2のスタ
ブ長制御モードを有するスタブ長制御回路とを備えるこ
とを特徴とする電圧制御発振器。3. A saw including a parallel circuit of a inductance element and the applied reverse bias voltage varicap diodes to vary the capacitance value by the change of the voltage controlled oscillator comprising an inductive circuit for one end and the ground potential, one end A first capacitive stub connected to the other end of the inductive circuit unit, a 波長 wavelength stub having one end connected to the other end of the first capacitive stub circuit, and a 波長 wavelength stub. A first diode having one end connected to the other end and the other end grounded, a second capacitive stub having the other end as an open end, the other end of the first capacitive stub, and the second capacitor A second diode connecting one end of the conductive stub, a first stub length control mode for turning on the first diode and turning off the second diode, and both the first and second diodes. A stub length control circuit having a second stub length control mode to be turned on.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20794095A JP2912203B2 (en) | 1995-08-15 | 1995-08-15 | Voltage controlled oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20794095A JP2912203B2 (en) | 1995-08-15 | 1995-08-15 | Voltage controlled oscillator |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0955623A JPH0955623A (en) | 1997-02-25 |
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---|---|---|---|---|
JP2014072543A (en) * | 2012-09-27 | 2014-04-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Amplifying device and fundamental wave processing circuit |
-
1995
- 1995-08-15 JP JP20794095A patent/JP2912203B2/en not_active Expired - Lifetime
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