JP3590123B2 - 電圧制御発振器 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、所望の周波数以外での不要な発振を抑圧するマイクロ波帯の電圧制御発振器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の電圧制御発振器について図7を参照しながら説明する。図7は、例えば、1994年電子通信学会秋季全国大会C−43に示された従来の電圧制御発振器の構成を示す図である。
【0003】
図7において、1は発振素子としてのトランジスタ、2a及び2bは互いに逆極性となるようカソード側で接続され副共振器として動作する可変容量ダイオード、3は1/2波長の電気長(λg/2:λgはマイクロ波の波長)を有し主共振器として動作する先端開放スタブ、4は1/4波長の電気長(λg/4)を有するインピーダンス変成器、5はトランジスタ1のベース側に接続されたインダクタンス素子である。
【0004】
また、同図において、6は可変容量ダイオード2a及び2bと直列接続されたインダクタンス素子、7は可変容量ダイオード2aのアノード側に接続された1/4波長の電気長(λg/4)を有する高インピーダンス線路、8は出力端子、9は可変容量ダイオード2a及び2bのカソード側に接続された1/4波長の電気長(λg/4)を有する高インピーダンス線路、10はDCの制御電圧が入力する制御電圧端子である。
【0005】
このような従来の電圧制御発振器においては、先端開放スタブ3の電気長によって決まる先端開放スタブ3の共振周波数と、可変容量ダイオード2a及び2bと直列インダクタンス素子6の直列共振周波数によって、この発振器の同調帯域の中心周波数が決定され、前記先端開放スタブ3とインピーダンス変成器4の特性インピーダンスによって、この発振器の同調帯域幅が決定される。
【0006】
また、前記発振器が発振するための条件は、トランジスタ1のエミッタ端子から可変容量ダイオード2a及び2b側を見込んだ反射損失Γtuneと、前記エミッタ端子からトランジスタ1側を見込んだ反射利得Γtrを用いて以下に示す式1及び式2のように表せる。
【0007】
Γtune・Γtr≧1 … 式1
∠Γtune+∠Γtr=2nπ(n:整数) … 式2
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の電圧制御発振器では、式1から分かるとおり、同調回路側からみたトランジスタ1側の反射利得Γtrを所望の帯域の近傍で高くする必要があるため、所望の帯域以外での、トランジスタ1側から見た同調回路側の反射損失Γtuneが低い場合、所望の周波数以外での不要な発振を抑圧することが困難であるという問題点があった。
【0009】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、所望の周波数で低損失で、かつ所望の周波数以外で高損失となるように同調回路側に抵抗を挿入することで、不要発振を抑圧できる電圧制御発振器を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1に係る電圧制御発振器は、コレクタ端子に出力端子が接続され、ベース端子に一端が接地された第1のインダクタンス素子が接続され、発振素子として動作するトランジスタと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、1/2波長の電気長を有し主共振器として動作する先端開放スタブと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、1/4波長の電気長を有するインピーダンス変成器と、前記インピーダンス変成器と直列接続された第2のインダクタンス素子と、前記第2のインダクタンス素子と直列接続され、互いに逆極性となるようカソード側で直列接続され、一方のアノードが接地され、副共振器として動作する2つの可変容量ダイオードと、前記第2のインダクタンス素子及び前記2つの可変容量ダイオードの接続点と接地の間に接続され、1/4波長の電気長を有する第1の高インピーダンス線路と、前記2つの可変容量ダイオードのカソード側と直流の制御電圧が入力する制御電圧端子の間に接続され、1/4波長の電気長を有する第2の高インピーダンス線路と、インピーダンス開放となる前記先端開放スタブと前記トランジスタのエミッタ端子の間の接続点に直列に接続され、所望の帯域外でのループ利得を抑圧する抵抗とを備えたものである。
【0013】
また、この発明の請求項2に係る電圧制御発振器は、コレクタ端子に出力端子が接続され、ベース端子に一端が接地された第1のインダクタンス素子が接続され、発振素子として動作するトランジスタと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、1/2波長の電気長を有し主共振器として動作する先端開放スタブと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、1/4波長の電気長を有するインピーダンス変成器と、前記インピーダンス変成器と直列接続された第2のインダクタンス素子と、前記第2のインダクタンス素子と直列接続され、互いに逆極性となるようカソード側で直列接続され、一方のアノードが接地され、副共振器として動作する2つの可変容量ダイオードと、前記第2のインダクタンス素子及び前記2つの可変容量ダイオードの接続点と接地の間に接続され、1/4波長の電気長を有する第1の高インピーダンス線路と、前記2つの可変容量ダイオードのカソード側と直流の制御電圧が入力する制御電圧端子の間に接続され、1/4波長の電気長を有する第2の高インピーダンス線路と、インピーダンス開放となる前記第1の高インピーダンス線路と前記2つの可変容量ダイオードの間に接続され、所望の帯域外でのループ利得を抑圧する抵抗とを備えたものである。
【0014】
また、この発明の請求項3に係る電圧制御発振器は、コレクタ端子に出力端子が接続され、ベース端子に一端が接地された第1のインダクタンス素子が接続され、発振素子として動作するトランジスタと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、1/2波長の電気長を有し主共振器として動作する先端開放スタブと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、1/4波長の電気長を有するインピーダンス変成器と、前記インピーダンス変成器と直列接続された第2のインダクタンス素子と、前記第2のインダクタンス素子と直列接続され、互いに逆極性となるようカソード側で直列接続され、一方のアノードが接地され、副共振器として動作する2つの可変容量ダイオードと、前記第2のインダクタンス素子及び前記2つの可変容量ダイオードの接続点と接地の間に接続され、1/4波長の電気長を有する第1の高インピーダンス線路と、前記2つの可変容量ダイオードのカソード側と直流の制御電圧が入力する制御電圧端子の間に接続され、1/4波長の電気長を有する第2の高インピーダンス線路と、インピーダンス開放となる前記2つの可変容量ダイオードのカソード側と前記第2の高インピーダンス線路の間に接続され、所望の帯域外でのループ利得を抑圧する抵抗と、前記制御電圧端子と接地の間に挿入されたコンデンサとを備えたものである。
【0017】
【作用】
この発明の請求項1に係る電圧制御発振器においては、前記抵抗が、インピーダンス開放となる前記先端開放スタブと前記トランジスタのエミッタ端子間の接続点に直列に接続されているので、所望の周波数帯域における発振条件に影響を与えることなく不要発振を抑圧することができる。
【0020】
また、この発明の請求項2に係る電圧制御発振器においては、前記抵抗が、インピーダンス開放となる前記第1の高インピーダンス線路と前記可変容量ダイオード間に接続されているので、所望の周波数帯域における発振条件に影響を与えることなく不要発振を抑圧することができる。
【0021】
さらに、この発明の請求項3に係る電圧制御発振器においては、前記抵抗が、インピーダンス開放となる前記可変容量ダイオードのカソードと前記第2の高インピーダンス線路間に接続されているので、所望の周波数帯域における発振条件に影響を与えることなく不要発振を抑圧することができる。
【0022】
【実施例】
実施例1.
以下、この発明の実施例1について図1及び図2を参照しながら説明する。図1は、この発明の実施例1に係る電圧制御発振器の構成を示す図であり、図7に示す従来のものと同一の部分あるいは相当の部分には同一の符号を付し、同一部分についての説明は省略する。また、図2は、この実施例1のループ利得抑圧の効果を示す図である。
【0023】
図1において、所望の周波数で低損失で、かつ所望の周波数以外で高損失となるように先端開放スタブ3とトランジスタ1のエミッタ端子との接続点に抵抗11を挿入し、所望の帯域外でのループ利得を抑圧し、所望の帯域外で発振条件の式1を満足しないようにしている。なお、抵抗11の値は、例えば10〜20オーム(Ω)程度で、その値が大きい程上記効果は大きい。
【0024】
また、同図において、この実施例1は、1/2波長の電気長(λg/2)を有する先端開放スタブ3を主共振器として用い、これを可変容量ダイオード2a及び2bを用いた副共振器と電気的に結合させることにより、可変容量ダイオード2a及び2bに印加する逆電圧に応じて発振周波数を制御する。なお、先端開放スタブ3の代わりに1/4波長の電気長(λg/4)を有する先端短絡スタブを用いてもよい。
【0025】
図2において、横軸は500.0MHz〜6.0GHzの周波数を示し、1目盛が550MHzである。また、縦軸は6.0dB〜−4.0dBのループ利得を示し、1目盛が1dBである。なお、Aは従来の電圧制御発振器のループ利得を、Bはこの実施例1のループ利得をそれぞれ表す。
【0026】
この実施例1においては、トランジスタ1のエミッタ端子から見込んだ先端開放スタブ3の特性インピーダンスは所望の周波数領域近傍で開放となり、インピーダンス開放となる先端開放スタブ3とトランジスタ1のエミッタ端子との接続点に直列に接続された抵抗11による損失は所望の周波数近傍で低くなる。また、それ以外の周波数では前記抵抗11による損失が高くなるため、図2のBで示すように所望の周波数領域でのループ利得を抑圧することなく、所望の周波数以外の周波数領域でのループ利得を抑圧することができる。
【0027】
この実施例1は、所望の周波数で低損失であり、かつ所望の周波数以外の周波数領域で高損失となる回路を設けることにより、所望の周波数帯域における発振条件に影響を与えることなく不要発振を抑圧することができる。すなわち、主共振器として用いている先端開放スタブ3と発振素子であるトランジスタ1との接続点に抵抗11を挿入し、所望周波数以外での損失を大きくして、安定した動作を実現できる。
【0028】
実施例2.
この発明の実施例2について図3を参照しながら説明する。図3は、この発明の実施例2に係る電圧制御発振器の構成を示す図であり、従来のものと同一の部分についての説明は省略する。
【0029】
図3において、所望の周波数で低損失で、かつ所望の周波数以外で高損失となるように先端開放スタブ3の中心点で接地導体間に抵抗11を挿入したものである。なお、抵抗11の値は、例えば500Ω〜1KΩ程度で、その値が小さい程上記効果は大きい。
【0030】
この実施例2においては、先端開放スタブ3の中点から見込んだ先端開放スタブ3の開放端の特性インピーダンスは所望の周波数領域近傍で短絡となり、インピーダンス短絡となる先端開放スタブ3の中点と接地導体間に接続された抵抗11による損失は所望の周波数近傍で低くなる。また、それ以外の周波数では前記抵抗11による損失を生ずるため、上記実施例1と略同様に所望の周波数領域でのループ利得を抑圧することなく、所望の周波数以外の周波数領域でのループ利得を抑圧することができる。従って、上記実施例1と同様の効果を奏する。
さらに言えば、この実施例2に係る電圧制御発振器は、コレクタ端子に出力端子が接続され、ベース端子に一端が接地された第1のインダクタンス素子が接続され、発振素子として動作するトランジスタと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、1/2波長の電気長を有し主共振器として動作する先端開放スタブと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、1/4波長の電気長を有するインピーダンス変成器と、前記インピーダンス変成器と直列接続された第2のインダクタンス素子と、前記第2のインダクタンス素子と直列接続され、互いに逆極性となるようカソード側で直列接続され、一方のアノードが接地され、副共振器として動作する2つの可変容量ダイオードと、前記第2のインダクタンス素子及び前記2つの可変容量ダイオードの接続点と接地の間に接続され、1/4波長の電気長を有する第1の高インピーダンス線路と、前記2つの可変容量ダイオードのカソード側と直流の制御電圧が入力する制御電圧端子の間に接続され、1/4波長の電気長を有する第2の高インピーダンス線路と、前記先端開放スタブの中心点で接地導体に対して並列接続され、所望の帯域外でのループ利得を抑圧する抵抗とを備えたものである。
この電圧制御発振器においては、前記抵抗が、前記先端開放スタブの中心点で接地導体に対して並列接続されているので、所望の周波数帯域における発振条件に影響を与えることなく不要発振を抑圧することができる。
【0031】
実施例3.
この発明の実施例3について図4を参照しながら説明する。図4は、この発明の実施例3に係る電圧制御発振器の構成を示す図であり、従来のものと同一の部分についての説明は省略する。
【0032】
図4において、所望の周波数で低損失で、かつ所望の周波数以外で高損失となるように、前記インダクタンス素子6とインピーダンス変成器4との間に抵抗11を挿入したものである。なお、抵抗11の値は、例えば500Ω〜1KΩ程度で、その値が小さい程上記効果は大きく、具体的な値は上記実施例2のものとは若干異なる。
【0033】
この実施例3においては、1/4波長インピーダンス変成器4から直列インダクタ素子6側を見込んだインピーダンスは所望周波数近傍で短絡となり、インピーダンス変成器4と直列インダクタ素子6間で接地導体間に対して並列接続された抵抗11による損失は、所望の周波数では低く、それ以外の周波数では高くなる。従って、上記実施例1の場合と略同様に、所望の周波数領域でのループ利得を抑圧することなく、所望の周波数以外の周波数領域でのループ利得を抑圧することができる。従って、上記実施例1と同様の効果を奏する。
さらに言えば、この電圧制御発振器は、コレクタ端子に出力端子が接続され、ベース端子に一端が接地された第1のインダクタンス素子が接続され、発振素子として動作するトランジスタと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、1/2波長の電気長を有し主共振器として動作する先端開放スタブと、前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、1/4波長の電気長を有するインピーダンス変成器と、前記インピーダンス変成器と直列接続された第2のインダクタンス素子と、前記第2のインダクタンス素子と直列接続され、互いに逆極性となるようカソード側で直列接続され、一方のアノードが接地され、副共振器として動作する2つの可変容量ダイオードと、前記第2のインダクタンス素子及び前記2つの可変容量ダイオードの接続点と接地の間に接続され、1/4波長の電気長を有する第1の高インピーダンス線路と、前記2つの可変容量ダイオードのカソード側と直流の制御電圧が入力する制御電圧端子の間に接続され、1/4波長の電気長を有する第2の高インピーダンス線路と、前記インピーダンス変成器と前記第2のインダクタンス素子の接続点で接地導体に対して並列接続され、所望の帯域外でのループ利得を抑圧する抵抗とを備えたものである。
この電圧制御発振器においては、前記抵抗が、前記第2のインダクタンス素子と前記インピーダンス変成器の接続点で接地導体に対して並列接続されているので、所望の周波数帯域における発振条件に影響を与えることなく不要発振を抑圧することができる。
【0034】
実施例4.
この発明の実施例4について図5を参照しながら説明する。図5は、この発明の実施例4に係る電圧制御発振器の構成を示す図であり、従来のものと同一の部分についての説明は省略する。
【0035】
図5において、所望の周波数で低損失で、かつ所望の周波数以外で高損失となるように、前記インダクタンス素子6と高インピーダンス線路7間に抵抗11を挿入したものである。なお、抵抗11の値は、例えば10〜20Ω程度で、その値が大きい程上記効果は大きく、具体的な値は上記実施例1のものとは若干異なる。
【0036】
この実施例4においては、1/4波長高インピーダンス線路7から接地導体側を見込んだインピーダンスは所望周波数近傍で開放となり、高インピーダンス線路7と直列インダクタ素子6間に接続された抵抗11による損失は、所望の周波数では低く、それ以外の周波数では高くなる。従って、上記実施例1の場合と略同様に、所望の周波数領域でのループ利得を抑圧することなく、所望の周波数以外の周波数領域でのループ利得を抑圧することができる。従って、上記実施例1と同様の効果を奏する。
【0037】
実施例5.
この発明の実施例5について図6を参照しながら説明する。図6は、この発明の実施例5に係る電圧制御発振器の構成を示す図であり、従来のものと同一の部分についての説明は省略する。
【0038】
図6において、所望の周波数で低損失で、かつ所望の周波数以外で高損失となるように可変容量ダイオード2a及び2bを互いに逆極性となるようにカソード側で直列に接続し、前記可変容量ダイオード2a及び2bのカソード側の接続点に制御電圧を印加するための高インピーダンス線路9と前記可変容量ダイオード2a及び2bの接続点に抵抗11を挿入したものである。また、制御電圧端子10と接地間にコンデンサ12を接続したものである。なお、抵抗11の値は、例えば10〜20Ω程度で、その値が大きい程上記効果は大きく、具体的な値は上記実施例1及び4のものとは若干異なる。
【0039】
この実施例5においては、可変容量ダイオード2a及び2bのカソード側接続点から制御電圧端子10を見込んだインピーダンスは1/4波長高インピーダンス線路9の片側がコンデンサ12により高周波的に短絡されているため所望の周波数で開放となる。したがって、高インピーダンス線路9と可変容量ダイオード2a及び2b間に接続された抵抗11による損失は、所望の周波数では低く、それ以外の周波数では高くなる。従って、上記実施例1の場合と略同様に、所望の周波数領域でのループ利得を抑圧することなく、所望の周波数以外の周波数領域でのループ利得を抑圧することができる。従って、上記実施例1と同様の効果を奏する。
【0041】
【発明の効果】
この発明の請求項1に係る電圧制御発振器は、以上説明したとおり、前記抵抗が、インピーダンス開放となる前記先端開放スタブと前記トランジスタのエミッタ端子間の接続点に直列に接続されているので、所望の周波数帯域における発振条件に影響を与えることなく不要発振を抑圧することができるという効果を奏する。
【0044】
また、この発明の請求項2に係る電圧制御発振器は、以上説明したとおり、前記抵抗が、インピーダンス開放となる前記第1の高インピーダンス線路と前記2つの可変容量ダイオード間に接続されているので、所望の周波数帯域における発振条件に影響を与えることなく不要発振を抑圧することができるという効果を奏する。
【0045】
さらに、この発明の請求項3に係る電圧制御発振器は、以上説明したとおり、前記抵抗が、インピーダンス開放となる前記2つの可変容量ダイオードのカソードと前記第2の高インピーダンス線路間に接続されているので、所望の周波数帯域における発振条件に影響を与えることなく不要発振を抑圧することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1に係る電圧制御発振器の構成を示す図である。
【図2】この発明の実施例1のループ利得抑圧の効果を示す図である。
【図3】この発明の実施例2に係る電圧制御発振器の構成を示す図である。
【図4】この発明の実施例3に係る電圧制御発振器の構成を示す図である。
【図5】この発明の実施例4に係る電圧制御発振器の構成を示す図である。
【図6】この発明の実施例5に係る電圧制御発振器の構成を示す図である。
【図7】従来の電圧制御発振器の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 トランジスタ、2a、2b 可変容量ダイオード、3 1/2波長先端開放スタブ、4 1/4波長インピーダンス変成器、5 インダクタ素子、6 インダクタ素子、7 1/4波長高インピーダンス線路、8 出力端子、9 1/4波長高インピーダンス線路、10 制御電圧端子、11 抵抗、12 コンデンサ。
Claims (3)
- コレクタ端子に出力端子が接続され、ベース端子に一端が接地された第1のインダクタンス素子が接続され、発振素子として動作するトランジスタと、
前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、1/2波長の電気長を有し主共振器として動作する先端開放スタブと、
前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、1/4波長の電気長を有するインピーダンス変成器と、
前記インピーダンス変成器と直列接続された第2のインダクタンス素子と、
前記第2のインダクタンス素子と直列接続され、互いに逆極性となるようカソード側で直列接続され、一方のアノードが接地され、副共振器として動作する2つの可変容量ダイオードと、
前記第2のインダクタンス素子及び前記2つの可変容量ダイオードの接続点と接地の間に接続され、1/4波長の電気長を有する第1の高インピーダンス線路と、
前記2つの可変容量ダイオードのカソード側と直流の制御電圧が入力する制御電圧端子の間に接続され、1/4波長の電気長を有する第2の高インピーダンス線路と、
インピーダンス開放となる前記先端開放スタブと前記トランジスタのエミッタ端子の間の接続点に直列に接続され、所望の帯域外でのループ利得を抑圧する抵抗と
を備えたことを特徴とする電圧制御発振器。 - コレクタ端子に出力端子が接続され、ベース端子に一端が接地された第1のインダクタンス素子が接続され、発振素子として動作するトランジスタと、
前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、1/2波長の電気長を有し主共振器として動作する先端開放スタブと、
前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、1/4波長の電気長を有するインピーダンス変成器と、
前記インピーダンス変成器と直列接続された第2のインダクタンス素子と、
前記第2のインダクタンス素子と直列接続され、互いに逆極性となるようカソード側で直列接続され、一方のアノードが接地され、副共振器として動作する2つの可変容量ダイオードと、
前記第2のインダクタンス素子及び前記2つの可変容量ダイオードの接続点と接地の間に接続され、1/4波長の電気長を有する第1の高インピーダンス線路と、
前記2つの可変容量ダイオードのカソード側と直流の制御電圧が入力する制御電圧端子の間に接続され、1/4波長の電気長を有する第2の高インピーダンス線路と、
インピーダンス開放となる前記第1の高インピーダンス線路と前記2つの可変容量ダイオードの間に接続され、所望の帯域外でのループ利得を抑圧する抵抗と
を備えたことを特徴とする電圧制御発振器。 - コレクタ端子に出力端子が接続され、ベース端子に一端が接地された第1のインダクタンス素子が接続され、発振素子として動作するトランジスタと、
前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、1/2波長の電気長を有し主共振器として動作する先端開放スタブと、
前記トランジスタのエミッタ端子に接続され、1/4波長の電気長を有するインピーダンス変成器と、
前記インピーダンス変成器と直列接続された第2のインダクタンス素子と、
前記第2のインダクタンス素子と直列接続され、互いに逆極性となるようカソード側で直列接続され、一方のアノードが接地され、副共振器として動作する2つの可変容量ダイオードと、
前記第2のインダクタンス素子及び前記2つの可変容量ダイオードの接続点と接地の間に接続され、1/4波長の電気長を有する第1の高インピーダンス線路と、
前記2つの可変容量ダイオードのカソード側と直流の制御電圧が入力する制御電圧端子の間に接続され、1/4波長の電気長を有する第2の高インピーダンス線路と、
インピーダンス開放となる前記2つの可変容量ダイオードのカソード側と前記第2の高インピーダンス線路の間に接続され、所望の帯域外でのループ利得を抑圧する抵抗と、
前記制御電圧端子と接地の間に挿入されたコンデンサと
を備えたことを特徴とする電圧制御発振器。
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1995
- 1995-03-07 JP JP04744895A patent/JP3590123B2/ja not_active Expired - Fee Related
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