JP3885663B2 - 電圧制御発振器、高周波モジュールおよび通信機装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばマイクロ波、ミリ波等の高周波の電磁波（高周波信号）を発生させるのに用いて好適な電圧制御発振器および該電圧制御発振器を用いた高周波モジュール、通信機装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、高周波信号用の電圧制御発振器として、共振回路と該共振回路から出力される信号を増幅する能動回路とを備え、前記共振回路は、所定の共振周波数を有する共振器と該共振器に接続され制御電圧に応じて前記共振周波数をシフトする可変容量ダイオードとによって構成している。
【０００３】
そして、従来技術として、可変容量ダイオードに対して共振周波数の波長の１／４以下の長さ寸法をもったストリップ線路とコンデンサ（容量）との直列接続回路を並列接続したものが知られている（例えば、特開平８−２８８７１５号公報、特開２００１−２８４９６２号公報等）。
【０００４】
このような従来技術による電圧制御発振器は、例えばストリップ線路の終端を低インピーダンスのコンデンサを介して接地することにより、ストリップ線路とコンデンサとからなる直列接続回路は全体として誘導性をもった回路として作用し、可変容量ダイオードと直列接続回路とからなる合成回路の容量が制御電圧の２乗に反比例して変化する。このとき、共振周波数は合成回路の容量の平方根（１／２乗）に反比例するから、共振周波数は制御電圧に対して線形に変化し、制御電圧に対する容量変化の線形性を補正している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に共振器と可変容量ダイオードとはマイクロストリップライン等の伝送線路を用いて接続されている。このため、共振器から可変容量ダイオード側を見たときには、可変容量ダイオードと伝送線路とを合成したインピーダンスによって共振周波数が決定される。これに対し、上述した従来技術では、このような伝送線路の影響を考慮していないため、必ずしも共振周波数の線形性が向上するとは限らないという問題がある。
【０００６】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は共振器と可変容量ダイオードとの間に伝送線路が介在するときであっても、制御電圧に対する周波数の線形性を確実に向上することができる電圧制御発振器、高周波モジュールおよび通信機装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、共振回路と該共振回路から出力される信号を増幅する能動回路とを備え、前記共振回路は、所定の共振周波数を有する共振器と該共振器に接続され制御電圧に応じて前記共振周波数をシフトする可変容量ダイオードとによって構成してなる電圧制御発振器に適用される。
【０００８】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記共振器と可変容量ダイオードとの間には伝送線路を接続し、前記可変容量ダイオードには容量性回路を並列接続し、該容量性回路の容量は前記可変容量ダイオードの容量よりも小さい値に設定し、前記伝送線路の長さ寸法は、前記共振回路の共振周波数の波長に対して１／４から１／２までの範囲内で、前記共振器と伝送線路との間の接続点から可変容量ダイオードを見たときのインピーダンスを適切な値、即ち前記容量性回路により線形性が変化するのを相殺する値に設定したことにある。
【０００９】
ここで、例えば容量性回路を接続しないときには、伝送線路の長さ寸法を共振周波数に対応した波長λの１／４（λ／４）程度に設定したときに、共振周波数の線形性が最良となるものの、周波数の変化幅は最小となる。これに対し、容量性回路を接続したときには、伝送線路の長さ寸法を共振周波数に対応した波長λの１／４（λ／４）よりも長い値に設定したときに、共振周波数の線形性が最良となるのに対し、周波数の変化幅は大きくなる。このため、周波数の変化幅を確保しつつ、共振周波数の線形性を向上させることができる。
即ち、伝送線路の長さ寸法は容量性回路に基づくインピーダンス変化を相殺する値に設定したから、伝送線路の長さ寸法が共振周波数に対応した波長λの１／４（λ／４）よりも長いある値となる場合に、共振周波数の線形性が最良となる。このため、伝送線路の長さ寸法を共振周波数に対応した波長λの１／４（λ／４）から１／２（λ／２）までの範囲内にある適切な値に設定することによって、容量性回路による線形性変化を伝送線路のインピーダンスを変えることによって相殺することができ、共振周波数の線形性を最良にすることができると共に、容量性回路を省いた場合に比べて周波数の変化幅は大きくすることができる。
【００１０】
請求項２の発明では、容量性回路は、可変容量ダイオードと伝送線路との間に始端が接続され終端が開放された他の伝送線路からなる開放スタブによって構成している。
【００１１】
これにより、開放スタブの長さ寸法を例えば共振周波数の波長に対して１／４以下の値に設定することによって容量性回路を構成できる。
【００１２】
請求項３の発明では、容量性回路は可変容量ダイオードに並列接続されたコンデンサによって構成している。このように集中定数回路として取り扱うことができる場合には、単一のコンデンサを並列接続することによって容易に容量性回路を構成することができる。
【００１５】
請求項４の発明では、共振器は誘電体共振器によって構成している。これにより、誘電体共振器によって共振回路全体のＱが高くなるから、Ｃ／Ｎ（Carrier to Noise）特性を向上することができるものの、制御電圧に対する共振周波数の変化幅が小さくなる傾向がある。これに対し、共振器と可変容量ダイオードとの間には伝送線路を接続し、可変容量ダイオードには容量性回路を並列接続することによって、線形性を良好に保持しつつ、共振周波数の変化幅を大きくすることができるから、共振周波数の線形性、変化幅の特性の向上とＣ／Ｎ特性の向上を同時に実現することができる。
【００１６】
また、請求項５，６の発明のように本発明による電圧制御発振器を用いて高周波モジュールを構成してもよく、通信機装置を構成してもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による電圧制御発振器、高周波モジュールおよび通信機装置を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
まず、図１は第１の実施の形態による電圧制御発振器を示し、図において、１は後述する共振回路２に接続された能動回路で、該能動回路１は例えば電子部品としての電界効果トランジスタ等とによって構成され、共振回路２から出力される信号を増幅するものである。
【００１９】
２は能動回路１に向けて制御電圧Ｖcに応じた周波数の高周波信号を出力する共振回路で、該共振回路２は、後述する共振器３、可変容量ダイオード４、伝送線路５、容量性回路６によって構成されている。
【００２０】
３は予め決められた共振周波数ωを有する共振器で、該共振器３は、例えばマイクロストリップライン、誘電体共振器等によって形成され、その一端側が出力側となって能動回路１に接続されている。
【００２１】
４は共振器３の他端側に伝送線路５を介して接続された可変容量ダイオードで、該可変容量ダイオード４は、例えばバラクタダイオード、バリキャップダイオード等によって構成され、そのカソードが伝送線路５に接続されると共に、アノードが接地されている。そして、可変容量ダイオード４は、カソード側に印加される制御電圧に応じてその可変な容量Ｃvが変化し、共振器３の共振周波数ωを共振周波数ω0にシフトさせる（ずらす）ものである。なお、可変容量ダイオード４の容量Ｃvは、例えば２ｐＦから０．３ｐＦ程度の値（Ｃv＝２ｐＦ〜０．３ｐＦ）に設定されている。
【００２２】
５は共振器３と可変容量ダイオード４との間に接続された伝送線路で、該伝送線路５は、例えばストリップライン、マイクロストリップライン、スロット線路等によって構成されている。また、伝送線路５は、その長さ寸法Ｌが例えば共振周波数ω0の波長λに対してλ／４からλ／２までの範囲内（λ／４＜Ｌ＜λ／２）として、λ／４付近の値に設定されている。
【００２３】
６は可変容量ダイオード４に並列接続された容量性回路で、該容量性回路６は例えば開放スタブ、コンデンサ等によって構成され、例えば一定値の容量Ｃcを有している。そして、容量性回路６の容量Ｃcは可変容量ダイオード４の容量Ｃvよりも小さい値に設定されている。このため、例えば可変容量ダイオード４の容量Ｃvが２ｐＦから０．３ｐＦ程度の値（Ｃv＝２ｐＦ〜０．３ｐＦ）に設定されているときに、容量性回路６の容量Ｃcは０．００５ｐＦから０．１ｐＦ程度の値（Ｃc＝０．００５ｐＦ〜０．１ｐＦ）に設定されている。
【００２４】
本実施の形態による電圧制御発振器は上述の如き構成を有するもので、次に伝送線路５および容量性回路６の作用について検討する。
【００２５】
まず、容量性回路６を省いた場合には、共振器３と伝送線路５との間の接続点Ｐから可変容量ダイオード４を見たときのインピーダンスＺvは以下の数１の式に示すようになる。
【００２６】
【数１】
【００２７】
但し、ＺLは伝送線路５の特性インピーダンス、ω0は共振回路２の共振周波数、Ｒcは可変容量ダイオード４の損失、αは減衰定数、βは位相定数をそれぞれ示している。
【００２８】
ここで、数１の式のうち周波数変化に影響を及ぼす項をまとめると、Ｚvは以下の数２の式に示すようにリアクタンス成分（Ｘv）のみとなる。
【００２９】
【数２】
【００３０】
数２の式から周波数の変化は可変容量ダイオード４の容量Ｃvと伝送線路５の長さ寸法Ｌによって決まることが分かる。そこで、数２の式に基づいて、伝送線路５の長さ寸法Ｌを変化させたときの周波数の線形性Ａおよび周波数の変化幅Ｂを演算した。この結果を図２中の特性線７，８として示す。なお、制御電圧は３Ｖから９Ｖまで印加するものとし、周波数の線形性Ａは例えば以下の数３の式に基づいて計算した。
【００３１】
【数３】
【００３２】
但し、ｆ(Ｖc)は制御電圧Ｖcを印加したときの共振周波数を表す関数を示している。また、Ｖc0、Ｖc1、Ｖc2は制御電圧で、Ｖc0は６Ｖ、Ｖc1は３Ｖ、Ｖc2は９Ｖをそれぞれ示している。
【００３３】
図２中の特性線７より、伝送線路５の長さ寸法Ｌにより周波数の線形性Ａが大きく変化し、例えば長さ寸法Ｌを共振周波数ω0の波長λに対して１／４（λ／４）程度の寸法Ｌ1に設定したときに、線形性Ａが最良（０％）となることが分かる。なお、可変容量ダイオード４の容量Ｃvは、図３中の特性線９に示すように、制御電圧Ｖcに対してほぼ反比例するものとしている。
【００３４】
これに対し、図２中の特性線８より、周波数の変化幅Ｂは、伝送線路５の長さ寸法Ｌを寸法Ｌ1に設定したときには、最小値に近い非常に小さい値Ｂ1となる。これは次に理由によるものである。
【００３５】
伝送線路５の長さ寸法Ｌをλ／４程度に設定したときには、数２の式でｔａｎに関する項のインピーダンスが大きくなるため、図１中の接続点Ｐから可変容量ダイオード４側を見たときのインピーダンスＺv（jＸv）が最大となる。このため、可変容量ダイオード４の容量Ｃvが変化しても、インピーダンスＺvは変化が小さく、周波数の変化幅Ｂが最も小さくなるからである。従って、共振器３と可変容量ダイオード４とを伝送線路５を用いて接続した場合、伝送線路５の長さ寸法Ｌを適宜設定することによって周波数の線形性Ａは高めることができるものの、周波数の変化幅Ｂが低下するという問題がある。
【００３６】
そこで、本実施の形態では、可変容量ダイオード４に容量性回路６を並列接続している。これにより、可変容量ダイオード４と容量性回路６とによる合成容量Ｃtは、可変容量ダイオード４の容量Ｃvと容量性回路６の容量Ｃcとを加算した値（Ｃt＝Ｃv＋Ｃc）となる。このため、合成容量Ｃtは、図３中の特性線１０に示すように、制御電圧Ｖcに反比例する特性線９からずれることになる。
【００３７】
このとき、数２の式で容量Ｃvを合成容量Ｃtに置換して、伝送線路５の長さ寸法Ｌを変化させたときの周波数の線形性Ａ′を演算した。この結果を図２中の特性線１１として示す。
【００３８】
図２中の特性線１１より、容量性回路６を省いた場合（特性線７）に比べて、線形性Ａ′が最良（０％）となるときの伝送線路５の長さ寸法Ｌが寸法Ｌ1よりも増加した寸法Ｌ2に変化する。これは次の理由によるものである。
【００３９】
容量性回路６を省いた場合の線形性Ａよりも、容量性回路６を接続した場合の線形性Ａ′は全体的に正側（＋側）に向けて変化する。これに対し、線形性Ａ′は、伝送線路５の長さ寸法Ｌが増加するに従って、負側（−側）に変化する。この結果、線形性Ａ′が容量性回路６によって正側に変化した分を伝送線路５が補うから、寸法Ｌ2となったときにこれらが互いに相殺し、線形性Ａ′が最良（０％）となるものである。
【００４０】
一方、周波数の変化幅Ｂは、容量性回路６を接続しても変化が小さく、特性線８とほぼ同様の特性となる。これは、合成容量Ｃtに比べて伝送線路５の長さ寸法Ｌに関するｔａｎの項が長さ寸法Ｌに応じて非常に大きく変化するから、周波数の変化幅Ｂは、可変容量ダイオード４の容量Ｃvを合成容量Ｃtに代えたことよりも、伝送線路５の長さ寸法Ｌの影響を大きく受けるからである。この結果、図２中の特性線８より、周波数の変化幅Ｂは、伝送線路５の長さ寸法Ｌを寸法Ｌ2に設定したときには、長さ寸法Ｌを寸法Ｌ1に設定したときの値Ｂ1よりも大きな値Ｂ2まで増加する。
【００４１】
かくして、本実施の形態では、可変容量ダイオード４に容量性回路Ｃcを並列接続すると共に、共振器３と可変容量ダイオード４を接続する伝送線路５の長さ寸法Ｌを適宜設定することによって、周波数の変化幅Ｂを大きくしつつ、周波数の線形性Ａ′を向上させることができる。
【００４２】
また、適切な長さ寸法Ｌを有する伝送線路５を用いて共振器３と可変容量ダイオード４との間を接続したから、従来技術のように伝送線路５の影響によって線形性Ａが低下することがなく、線形性Ａ′を高めることができる。
【００４３】
特に、本実施の形態では、容量性回路６の容量Ｃcを可変容量ダイオード４の容量Ｃvよりも小さい値に設定し、伝送線路５の長さ寸法Ｌを共振周波数ω0の波長λに対してλ／４からλ／２までの範囲内の値に設定したから、容量性回路６に基づくインピーダンスＺvの変化を伝送線路５によって相殺することができ、線形性Ａ′を最良にすることができると共に、容量性回路６を省いた場合に比べて周波数の変化幅Ｂは大きくすることができる。
【００４４】
なお、前記実施の形態では、伝送線路５の長さ寸法Ｌを共振周波数ω0の波長λに対してλ／４からλ／２までの値（λ／４＜Ｌ＜λ／２）に設定するものとした。しかし、数２の式によれば、インピーダンスＺvは伝送線路５の長さ寸法Ｌに対して周期性をもって変化するから、長さ寸法Ｌは（２ｎ＋１）λ／４＜Ｌ＜（ｎ＋１）λ／２の範囲内（但し、ｎは整数）に設定するものとしてもよい。
【００４５】
次に、図４は本発明の第２の実施の形態による電圧制御発振器を示し、本実施の形態の特徴は、容量性回路を終端を開放した他の伝送線路からなる開放スタブによって構成したことにある。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４６】
２１は容量性回路としての開放スタブで、該開放スタブ２１は、伝送線路５と同様に例えばストリップライン、マイクロストリップライン、スロット線路等によって形成され、その始端側が可変容量ダイオード４と伝送線路５との間に接続されると共に、終端が開放されている。また、開放スタブ２１の長さ寸法Ｌ3は、共振周波数ω0の波長λに対して例えば１／４以下（０＜Ｌ3≦λ／４）の値に設定され、容量性を示すようになっている。
【００４７】
なお、開放スタブ２１は、長さ寸法Ｌ3が増加するに従って容量性と誘導性とが周期的に入れ替わる。このため、開放スタブ２１の長さ寸法Ｌ3は、ｎλ／２＜Ｌ3≦（２ｎ＋１）λ／４の値（但し、λ：共振周波数ω0の波長、ｎ：整数）に設定してもよい。
【００４８】
かくして、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、容量性回路をストリップライン等からなる開放スタブ２１によって構成したから、開放スタブ２１を伝送線路５と一緒に基板等に形成することができ、コンデンサ等を用いて容量性回路を構成したときに比べて、部品の組み付けを行う必要がなく、生産性を高めることができる。
【００４９】
また、例えば共振周波数ω0が比較的低周波である場合には、図５に示す変形例のようにコンデンサ２２を用いて容量性回路を構成してもよい。この場合、コンデンサ２２は可変容量ダイオード４に並列接続され、その一端側が可変容量ダイオード４と伝送線路５との間に接続されると共に、他端側が接地されるものである。
【００５０】
次に、図６は本発明の第３の実施の形態による電圧制御発振器を示し、本実施の形態の特徴は、共振器を誘電体共振器によって構成したことにある。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５１】
３１は誘電体共振器で、該誘電体共振器３１は、例えばＴＥ０１０モード共振器またはＴＥ０１δモード共振器によって形成され、ＴＥ０１０モードまたはＴＥ０１δモードで共振する。そして、誘電体共振器３１は、例えば特開平１１−２３９０２１号公報に示すように基板の両面に互いに対向した円形の開口３１Ａを有する電極を設けることによって形成され、開口３１Ａ内には、互いに平行に延びるマイクロストリップライン等からなる結合線路３１Ｂ、３１Ｃが設けられている。
【００５２】
そして、一方の結合線路３１Ｂは、一端が能動回路１に接続されると共に、他端が終端抵抗３２を介して接地されている。また、他方の結合線路３１Ｃは、一端が開放され、他端が伝送線路５に接続されている。
【００５３】
かくして、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、共振器を誘電体共振器３１によって構成したから、例えば１／４波長の長さ寸法をもったマイクロストリップライン等によって共振器を構成した場合に比べて、共振回路２のＱを高くすることができる。ここで、一般に共振回路２のＱが高くなると、Ｃ／Ｎ（Carrier to Noise）は向上するものの、制御電圧Ｖcに対する周波数の変化幅が低下する傾向がある。これに対し、本実施の形態では、伝送線路５の長さ寸法Ｌを調整することによって周波数の変化幅を大きく改善することができると共に、容量性回路６によって周波数の線形性も改善することができる。この結果、周波数の変化幅を大きくすると共に、周波数の線形性を確保しつつ、Ｃ／Ｎの改善を一緒に行うことができる。
【００５４】
次に、図７は本発明の第４の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、電圧制御発振器を用いて高周波モジュールおよび通信機装置を構成したことにある。
【００５５】
４１は本実施の形態による通信機装置で、該通信機装置４１は、例えば信号処理回路４２と、信号処理回路４２に接続され高周波の信号を出力または入力する高周波モジュール４３と、該高周波モジュール４３に接続して設けられアンテナ共用器４４（デュプレクサ）を介して高周波の信号を送信または受信するアンテナ４５とによって構成されている。
【００５６】
そして、高周波モジュール４３は、信号処理回路４２の出力側とアンテナ共用器４４との間に接続された帯域通過フィルタ４６、増幅器４７、ミキサ４８、帯域通過フィルタ４９、電力増幅器５０によって送信側が構成されると共に、アンテナ共用器４４と信号処理回路４２の入力側に接続された帯域通過フィルタ５１、低雑音増幅器５２、ミキサ５３、帯域通過フィルタ５４、増幅器５５によって受信側が構成されている。そして、ミキサ４８，５３には例えば第１ないし第３の実施の形態のうちいずれかの形態からなる電圧制御発振器５６が接続されている。
【００５７】
本実施の形態による通信機装置は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００５８】
まず、送信時には、信号処理回路４２から出力された中間周波信号（ＩＦ信号）は、帯域通過フィルタ４６で不要な信号が除去された後、増幅器４７によって増幅されてミキサ４８に入力される。このとき、ミキサ４８は、この中間周波信号と電圧制御発振器５６からの搬送波とを掛け合わせて高周波信号（ＲＦ信号）にアップコンバートする。そして、ミキサ４８から出力された高周波信号は、帯域通過フィルタ４９で不要な信号が除去された後、電力増幅器５０によって送信電力に増幅された後、アンテナ共用器４４を介してアンテナ４５から送信される。
【００５９】
一方、受信時には、アンテナ４５から受信された高周波信号は、アンテナ共用器４４を介して帯域通過フィルタ５１に入力される。これにより、高周波信号は、帯域通過フィルタ５１で不要な信号が除去された後、低雑音増幅器５２によって増幅されてミキサ５３に入力される。このとき、ミキサ５３は、この高周波信号と電圧制御発振器５６からの搬送波とを掛け合わせて中間周波信号にダウンコンバートする。そして、ミキサ５３から出力された中間周波信号は、帯域通過フィルタ５４で不要な信号が除去された後、増幅器５５によって増幅された後、信号処理回路４２に入力される。
【００６０】
かくして、本実施の形態によれば、周波数の線形性を確保しつつ、周波数の変化幅を大きくした電圧制御発振器５６を用いて通信機装置を構成できるから、通信機装置の変調帯域を広げることができる。
【００６１】
なお、前記第４の実施の形態では、本発明による高周波発振回路を通信機装置に適用した場合を例を挙げて説明したが、例えばレーダ装置等に適用してもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１の発明によれば、共振器と可変容量ダイオードとの間には伝送線路を接続し、可変容量ダイオードには容量性回路を並列接続し、前記容量性回路の容量を可変容量ダイオードの容量よりも小さい値に設定すると共に、伝送線路の長さ寸法は容量性回路による線形性変化を相殺する値に設定したから、伝送線路の長さ寸法を適宜設定することによって、周波数の変化幅を大きくしつつ、周波数の線形性を向上させることができる。また、適切な長さ寸法を有する伝送線路を用いて共振器と可変容量ダイオードとの間を接続したから、従来技術のように伝送線路の影響によって線形性が低下することがなく、線形性を確実に高めることができる。
この場合、伝送線路の長さ寸法が共振周波数に対応した波長λの１／４（λ／４）よりも長いある値となるときに、共振周波数の線形性が最良となる。このため、伝送線路の長さ寸法を共振周波数に対応した波長λの１／４（λ／４）から１／２（λ／２）までの範囲内にある適切な値に設定することによって、容量性回路による線形性変化を伝送線路のインピーダンスを変えることによって相殺することができ、共振周波数の線形性を最良にすることができると共に、容量性回路を省いた場合に比べて周波数の変化幅は大きくすることができる。
【００６３】
請求項２の発明では、容量性回路を開放スタブによって構成したから、開放スタブの長さ寸法を共振周波数の波長に対して例えば１／４以下の範囲内で適宜設定することによって所望の容量性回路を構成することができる。
【００６４】
請求項３の発明では、容量性回路は可変容量ダイオードに並列接続されたコンデンサによって構成したから、共振周波数が低周波なとき等のように集中定数回路として取り扱うことができる場合には、単一のコンデンサを並列接続することによって容易に容量性回路を構成することができる。
【００６６】
請求項４の発明では、共振器は誘電体共振器によって構成したから、誘電体共振器によって共振回路全体のＱを高くすることできる。このとき、共振器と可変容量ダイオードとの間には伝送線路を接続し、可変容量ダイオードには容量性回路を並列接続したから、線形性を良好に保持しつつ、共振周波数の変化幅を大きくすることができると共に、Ｃ／Ｎの向上を同時に実現することができる。
【００６７】
また、請求項５，６の発明のように本発明による電圧制御発振器を用いて高周波モジュールを構成してもよく、通信機装置を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態による電圧制御発振器を示すブロック図である。
【図２】図１中の伝送線路の長さ寸法と周波数の線形性、変化幅との関係を示す特性線図である。
【図３】制御電圧と可変容量ダイオードの容量および容量性回路を含めた合成容量との関係を示す特性線図である。
【図４】第２の実施の形態による電圧制御発振器を示すブロック図である。
【図５】変形例による電圧制御発振器を示すブロック図である。
【図６】第３の実施の形態による電圧制御発振器を示すブロック図である。
【図７】第４の実施の形態による通信機装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 能動回路
２ 共振回路
３ 共振器
４ 可変容量ダイオード
５ 伝送線路
６ 容量性回路
２１ 開放スタブ
２２ コンデンサ
３１ 誘電体共振器
５６ 電圧制御発振器
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばマイクロ波、ミリ波等の高周波の電磁波（高周波信号）を発生させるのに用いて好適な電圧制御発振器および該電圧制御発振器を用いた高周波モジュール、通信機装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、高周波信号用の電圧制御発振器として、共振回路と該共振回路から出力される信号を増幅する能動回路とを備え、前記共振回路は、所定の共振周波数を有する共振器と該共振器に接続され制御電圧に応じて前記共振周波数をシフトする可変容量ダイオードとによって構成している。
【０００３】
そして、従来技術として、可変容量ダイオードに対して共振周波数の波長の１／４以下の長さ寸法をもったストリップ線路とコンデンサ（容量）との直列接続回路を並列接続したものが知られている（例えば、特開平８−２８８７１５号公報、特開２００１−２８４９６２号公報等）。
【０００４】
このような従来技術による電圧制御発振器は、例えばストリップ線路の終端を低インピーダンスのコンデンサを介して接地することにより、ストリップ線路とコンデンサとからなる直列接続回路は全体として誘導性をもった回路として作用し、可変容量ダイオードと直列接続回路とからなる合成回路の容量が制御電圧の２乗に反比例して変化する。このとき、共振周波数は合成回路の容量の平方根（１／２乗）に反比例するから、共振周波数は制御電圧に対して線形に変化し、制御電圧に対する容量変化の線形性を補正している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に共振器と可変容量ダイオードとはマイクロストリップライン等の伝送線路を用いて接続されている。このため、共振器から可変容量ダイオード側を見たときには、可変容量ダイオードと伝送線路とを合成したインピーダンスによって共振周波数が決定される。これに対し、上述した従来技術では、このような伝送線路の影響を考慮していないため、必ずしも共振周波数の線形性が向上するとは限らないという問題がある。
【０００６】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は共振器と可変容量ダイオードとの間に伝送線路が介在するときであっても、制御電圧に対する周波数の線形性を確実に向上することができる電圧制御発振器、高周波モジュールおよび通信機装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、共振回路と該共振回路から出力される信号を増幅する能動回路とを備え、前記共振回路は、所定の共振周波数を有する共振器と該共振器に接続され制御電圧に応じて前記共振周波数をシフトする可変容量ダイオードとによって構成してなる電圧制御発振器に適用される。
【０００８】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記共振器と可変容量ダイオードとの間には伝送線路を接続し、前記可変容量ダイオードには容量性回路を並列接続し、該容量性回路の容量は前記可変容量ダイオードの容量よりも小さい値に設定し、前記伝送線路の長さ寸法は、前記共振回路の共振周波数の波長に対して１／４から１／２までの範囲内で、前記共振器と伝送線路との間の接続点から可変容量ダイオードを見たときのインピーダンスを適切な値、即ち前記容量性回路により線形性が変化するのを相殺する値に設定したことにある。
【０００９】
ここで、例えば容量性回路を接続しないときには、伝送線路の長さ寸法を共振周波数に対応した波長λの１／４（λ／４）程度に設定したときに、共振周波数の線形性が最良となるものの、周波数の変化幅は最小となる。これに対し、容量性回路を接続したときには、伝送線路の長さ寸法を共振周波数に対応した波長λの１／４（λ／４）よりも長い値に設定したときに、共振周波数の線形性が最良となるのに対し、周波数の変化幅は大きくなる。このため、周波数の変化幅を確保しつつ、共振周波数の線形性を向上させることができる。
即ち、伝送線路の長さ寸法は容量性回路に基づくインピーダンス変化を相殺する値に設定したから、伝送線路の長さ寸法が共振周波数に対応した波長λの１／４（λ／４）よりも長いある値となる場合に、共振周波数の線形性が最良となる。このため、伝送線路の長さ寸法を共振周波数に対応した波長λの１／４（λ／４）から１／２（λ／２）までの範囲内にある適切な値に設定することによって、容量性回路による線形性変化を伝送線路のインピーダンスを変えることによって相殺することができ、共振周波数の線形性を最良にすることができると共に、容量性回路を省いた場合に比べて周波数の変化幅は大きくすることができる。
【００１０】
請求項２の発明では、容量性回路は、可変容量ダイオードと伝送線路との間に始端が接続され終端が開放された他の伝送線路からなる開放スタブによって構成している。
【００１１】
これにより、開放スタブの長さ寸法を例えば共振周波数の波長に対して１／４以下の値に設定することによって容量性回路を構成できる。
【００１２】
請求項３の発明では、容量性回路は可変容量ダイオードに並列接続されたコンデンサによって構成している。このように集中定数回路として取り扱うことができる場合には、単一のコンデンサを並列接続することによって容易に容量性回路を構成することができる。
【００１５】
請求項４の発明では、共振器は誘電体共振器によって構成している。これにより、誘電体共振器によって共振回路全体のＱが高くなるから、Ｃ／Ｎ（Carrier to Noise）特性を向上することができるものの、制御電圧に対する共振周波数の変化幅が小さくなる傾向がある。これに対し、共振器と可変容量ダイオードとの間には伝送線路を接続し、可変容量ダイオードには容量性回路を並列接続することによって、線形性を良好に保持しつつ、共振周波数の変化幅を大きくすることができるから、共振周波数の線形性、変化幅の特性の向上とＣ／Ｎ特性の向上を同時に実現することができる。
【００１６】
また、請求項５，６の発明のように本発明による電圧制御発振器を用いて高周波モジュールを構成してもよく、通信機装置を構成してもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による電圧制御発振器、高周波モジュールおよび通信機装置を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
まず、図１は第１の実施の形態による電圧制御発振器を示し、図において、１は後述する共振回路２に接続された能動回路で、該能動回路１は例えば電子部品としての電界効果トランジスタ等とによって構成され、共振回路２から出力される信号を増幅するものである。
【００１９】
２は能動回路１に向けて制御電圧Ｖcに応じた周波数の高周波信号を出力する共振回路で、該共振回路２は、後述する共振器３、可変容量ダイオード４、伝送線路５、容量性回路６によって構成されている。
【００２０】
３は予め決められた共振周波数ωを有する共振器で、該共振器３は、例えばマイクロストリップライン、誘電体共振器等によって形成され、その一端側が出力側となって能動回路１に接続されている。
【００２１】
４は共振器３の他端側に伝送線路５を介して接続された可変容量ダイオードで、該可変容量ダイオード４は、例えばバラクタダイオード、バリキャップダイオード等によって構成され、そのカソードが伝送線路５に接続されると共に、アノードが接地されている。そして、可変容量ダイオード４は、カソード側に印加される制御電圧に応じてその可変な容量Ｃvが変化し、共振器３の共振周波数ωを共振周波数ω0にシフトさせる（ずらす）ものである。なお、可変容量ダイオード４の容量Ｃvは、例えば２ｐＦから０．３ｐＦ程度の値（Ｃv＝２ｐＦ〜０．３ｐＦ）に設定されている。
【００２２】
５は共振器３と可変容量ダイオード４との間に接続された伝送線路で、該伝送線路５は、例えばストリップライン、マイクロストリップライン、スロット線路等によって構成されている。また、伝送線路５は、その長さ寸法Ｌが例えば共振周波数ω0の波長λに対してλ／４からλ／２までの範囲内（λ／４＜Ｌ＜λ／２）として、λ／４付近の値に設定されている。
【００２３】
６は可変容量ダイオード４に並列接続された容量性回路で、該容量性回路６は例えば開放スタブ、コンデンサ等によって構成され、例えば一定値の容量Ｃcを有している。そして、容量性回路６の容量Ｃcは可変容量ダイオード４の容量Ｃvよりも小さい値に設定されている。このため、例えば可変容量ダイオード４の容量Ｃvが２ｐＦから０．３ｐＦ程度の値（Ｃv＝２ｐＦ〜０．３ｐＦ）に設定されているときに、容量性回路６の容量Ｃcは０．００５ｐＦから０．１ｐＦ程度の値（Ｃc＝０．００５ｐＦ〜０．１ｐＦ）に設定されている。
【００２４】
本実施の形態による電圧制御発振器は上述の如き構成を有するもので、次に伝送線路５および容量性回路６の作用について検討する。
【００２５】
まず、容量性回路６を省いた場合には、共振器３と伝送線路５との間の接続点Ｐから可変容量ダイオード４を見たときのインピーダンスＺvは以下の数１の式に示すようになる。
【００２６】
【数１】
但し、ＺLは伝送線路５の特性インピーダンス、ω0は共振回路２の共振周波数、Ｒcは可変容量ダイオード４の損失、αは減衰定数、βは位相定数をそれぞれ示している。
【００２８】
ここで、数１の式のうち周波数変化に影響を及ぼす項をまとめると、Ｚvは以下の数２の式に示すようにリアクタンス成分（Ｘv）のみとなる。
【００２９】
【数２】
数２の式から周波数の変化は可変容量ダイオード４の容量Ｃvと伝送線路５の長さ寸法Ｌによって決まることが分かる。そこで、数２の式に基づいて、伝送線路５の長さ寸法Ｌを変化させたときの周波数の線形性Ａおよび周波数の変化幅Ｂを演算した。この結果を図２中の特性線７，８として示す。なお、制御電圧は３Ｖから９Ｖまで印加するものとし、周波数の線形性Ａは例えば以下の数３の式に基づいて計算した。
【００３１】
【数３】
但し、ｆ(Ｖc)は制御電圧Ｖcを印加したときの共振周波数を表す関数を示している。また、Ｖc0、Ｖc1、Ｖc2は制御電圧で、Ｖc0は６Ｖ、Ｖc1は３Ｖ、Ｖc2は９Ｖをそれぞれ示している。
【００３３】
図２中の特性線７より、伝送線路５の長さ寸法Ｌにより周波数の線形性Ａが大きく変化し、例えば長さ寸法Ｌを共振周波数ω0の波長λに対して１／４（λ／４）程度の寸法Ｌ1に設定したときに、線形性Ａが最良（０％）となることが分かる。なお、可変容量ダイオード４の容量Ｃvは、図３中の特性線９に示すように、制御電圧Ｖcに対してほぼ反比例するものとしている。
【００３４】
これに対し、図２中の特性線８より、周波数の変化幅Ｂは、伝送線路５の長さ寸法Ｌを寸法Ｌ1に設定したときには、最小値に近い非常に小さい値Ｂ1となる。これは次に理由によるものである。
【００３５】
伝送線路５の長さ寸法Ｌをλ／４程度に設定したときには、数２の式でｔａｎに関する項のインピーダンスが大きくなるため、図１中の接続点Ｐから可変容量ダイオード４側を見たときのインピーダンスＺv（jＸv）が最大となる。このため、可変容量ダイオード４の容量Ｃvが変化しても、インピーダンスＺvは変化が小さく、周波数の変化幅Ｂが最も小さくなるからである。従って、共振器３と可変容量ダイオード４とを伝送線路５を用いて接続した場合、伝送線路５の長さ寸法Ｌを適宜設定することによって周波数の線形性Ａは高めることができるものの、周波数の変化幅Ｂが低下するという問題がある。
【００３６】
そこで、本実施の形態では、可変容量ダイオード４に容量性回路６を並列接続している。これにより、可変容量ダイオード４と容量性回路６とによる合成容量Ｃtは、可変容量ダイオード４の容量Ｃvと容量性回路６の容量Ｃcとを加算した値（Ｃt＝Ｃv＋Ｃc）となる。このため、合成容量Ｃtは、図３中の特性線１０に示すように、制御電圧Ｖcに反比例する特性線９からずれることになる。
【００３７】
このとき、数２の式で容量Ｃvを合成容量Ｃtに置換して、伝送線路５の長さ寸法Ｌを変化させたときの周波数の線形性Ａ′を演算した。この結果を図２中の特性線１１として示す。
【００３８】
図２中の特性線１１より、容量性回路６を省いた場合（特性線７）に比べて、線形性Ａ′が最良（０％）となるときの伝送線路５の長さ寸法Ｌが寸法Ｌ1よりも増加した寸法Ｌ2に変化する。これは次の理由によるものである。
【００３９】
容量性回路６を省いた場合の線形性Ａよりも、容量性回路６を接続した場合の線形性Ａ′は全体的に正側（＋側）に向けて変化する。これに対し、線形性Ａ′は、伝送線路５の長さ寸法Ｌが増加するに従って、負側（−側）に変化する。この結果、線形性Ａ′が容量性回路６によって正側に変化した分を伝送線路５が補うから、寸法Ｌ2となったときにこれらが互いに相殺し、線形性Ａ′が最良（０％）となるものである。
【００４０】
一方、周波数の変化幅Ｂは、容量性回路６を接続しても変化が小さく、特性線８とほぼ同様の特性となる。これは、合成容量Ｃtに比べて伝送線路５の長さ寸法Ｌに関するｔａｎの項が長さ寸法Ｌに応じて非常に大きく変化するから、周波数の変化幅Ｂは、可変容量ダイオード４の容量Ｃvを合成容量Ｃtに代えたことよりも、伝送線路５の長さ寸法Ｌの影響を大きく受けるからである。この結果、図２中の特性線８より、周波数の変化幅Ｂは、伝送線路５の長さ寸法Ｌを寸法Ｌ2に設定したときには、長さ寸法Ｌを寸法Ｌ1に設定したときの値Ｂ1よりも大きな値Ｂ2まで増加する。
【００４１】
かくして、本実施の形態では、可変容量ダイオード４に容量性回路Ｃcを並列接続すると共に、共振器３と可変容量ダイオード４を接続する伝送線路５の長さ寸法Ｌを適宜設定することによって、周波数の変化幅Ｂを大きくしつつ、周波数の線形性Ａ′を向上させることができる。
【００４２】
また、適切な長さ寸法Ｌを有する伝送線路５を用いて共振器３と可変容量ダイオード４との間を接続したから、従来技術のように伝送線路５の影響によって線形性Ａが低下することがなく、線形性Ａ′を高めることができる。
【００４３】
特に、本実施の形態では、容量性回路６の容量Ｃcを可変容量ダイオード４の容量Ｃvよりも小さい値に設定し、伝送線路５の長さ寸法Ｌを共振周波数ω0の波長λに対してλ／４からλ／２までの範囲内の値に設定したから、容量性回路６に基づくインピーダンスＺvの変化を伝送線路５によって相殺することができ、線形性Ａ′を最良にすることができると共に、容量性回路６を省いた場合に比べて周波数の変化幅Ｂは大きくすることができる。
【００４４】
なお、前記実施の形態では、伝送線路５の長さ寸法Ｌを共振周波数ω0の波長λに対してλ／４からλ／２までの値（λ／４＜Ｌ＜λ／２）に設定するものとした。しかし、数２の式によれば、インピーダンスＺvは伝送線路５の長さ寸法Ｌに対して周期性をもって変化するから、長さ寸法Ｌは（２ｎ＋１）λ／４＜Ｌ＜（ｎ＋１）λ／２の範囲内（但し、ｎは整数）に設定するものとしてもよい。
【００４５】
次に、図４は本発明の第２の実施の形態による電圧制御発振器を示し、本実施の形態の特徴は、容量性回路を終端を開放した他の伝送線路からなる開放スタブによって構成したことにある。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４６】
２１は容量性回路としての開放スタブで、該開放スタブ２１は、伝送線路５と同様に例えばストリップライン、マイクロストリップライン、スロット線路等によって形成され、その始端側が可変容量ダイオード４と伝送線路５との間に接続されると共に、終端が開放されている。また、開放スタブ２１の長さ寸法Ｌ3は、共振周波数ω0の波長λに対して例えば１／４以下（０＜Ｌ3≦λ／４）の値に設定され、容量性を示すようになっている。
【００４７】
なお、開放スタブ２１は、長さ寸法Ｌ3が増加するに従って容量性と誘導性とが周期的に入れ替わる。このため、開放スタブ２１の長さ寸法Ｌ3は、ｎλ／２＜Ｌ3≦（２ｎ＋１）λ／４の値（但し、λ：共振周波数ω0の波長、ｎ：整数）に設定してもよい。
【００４８】
かくして、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、容量性回路をストリップライン等からなる開放スタブ２１によって構成したから、開放スタブ２１を伝送線路５と一緒に基板等に形成することができ、コンデンサ等を用いて容量性回路を構成したときに比べて、部品の組み付けを行う必要がなく、生産性を高めることができる。
【００４９】
また、例えば共振周波数ω0が比較的低周波である場合には、図５に示す変形例のようにコンデンサ２２を用いて容量性回路を構成してもよい。この場合、コンデンサ２２は可変容量ダイオード４に並列接続され、その一端側が可変容量ダイオード４と伝送線路５との間に接続されると共に、他端側が接地されるものである。
【００５０】
次に、図６は本発明の第３の実施の形態による電圧制御発振器を示し、本実施の形態の特徴は、共振器を誘電体共振器によって構成したことにある。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５１】
３１は誘電体共振器で、該誘電体共振器３１は、例えばＴＥ０１０モード共振器またはＴＥ０１δモード共振器によって形成され、ＴＥ０１０モードまたはＴＥ０１δモードで共振する。そして、誘電体共振器３１は、例えば特開平１１−２３９０２１号公報に示すように基板の両面に互いに対向した円形の開口３１Ａを有する電極を設けることによって形成され、開口３１Ａ内には、互いに平行に延びるマイクロストリップライン等からなる結合線路３１Ｂ、３１Ｃが設けられている。
【００５２】
そして、一方の結合線路３１Ｂは、一端が能動回路１に接続されると共に、他端が終端抵抗３２を介して接地されている。また、他方の結合線路３１Ｃは、一端が開放され、他端が伝送線路５に接続されている。
【００５３】
かくして、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、共振器を誘電体共振器３１によって構成したから、例えば１／４波長の長さ寸法をもったマイクロストリップライン等によって共振器を構成した場合に比べて、共振回路２のＱを高くすることができる。ここで、一般に共振回路２のＱが高くなると、Ｃ／Ｎ（Carrier to Noise）は向上するものの、制御電圧Ｖcに対する周波数の変化幅が低下する傾向がある。これに対し、本実施の形態では、伝送線路５の長さ寸法Ｌを調整することによって周波数の変化幅を大きく改善することができると共に、容量性回路６によって周波数の線形性も改善することができる。この結果、周波数の変化幅を大きくすると共に、周波数の線形性を確保しつつ、Ｃ／Ｎの改善を一緒に行うことができる。
【００５４】
次に、図７は本発明の第４の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、電圧制御発振器を用いて高周波モジュールおよび通信機装置を構成したことにある。
【００５５】
４１は本実施の形態による通信機装置で、該通信機装置４１は、例えば信号処理回路４２と、信号処理回路４２に接続され高周波の信号を出力または入力する高周波モジュール４３と、該高周波モジュール４３に接続して設けられアンテナ共用器４４（デュプレクサ）を介して高周波の信号を送信または受信するアンテナ４５とによって構成されている。
【００５６】
そして、高周波モジュール４３は、信号処理回路４２の出力側とアンテナ共用器４４との間に接続された帯域通過フィルタ４６、増幅器４７、ミキサ４８、帯域通過フィルタ４９、電力増幅器５０によって送信側が構成されると共に、アンテナ共用器４４と信号処理回路４２の入力側に接続された帯域通過フィルタ５１、低雑音増幅器５２、ミキサ５３、帯域通過フィルタ５４、増幅器５５によって受信側が構成されている。そして、ミキサ４８，５３には例えば第１ないし第３の実施の形態のうちいずれかの形態からなる電圧制御発振器５６が接続されている。
【００５７】
本実施の形態による通信機装置は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００５８】
まず、送信時には、信号処理回路４２から出力された中間周波信号（ＩＦ信号）は、帯域通過フィルタ４６で不要な信号が除去された後、増幅器４７によって増幅されてミキサ４８に入力される。このとき、ミキサ４８は、この中間周波信号と電圧制御発振器５６からの搬送波とを掛け合わせて高周波信号（ＲＦ信号）にアップコンバートする。そして、ミキサ４８から出力された高周波信号は、帯域通過フィルタ４９で不要な信号が除去された後、電力増幅器５０によって送信電力に増幅された後、アンテナ共用器４４を介してアンテナ４５から送信される。
【００５９】
一方、受信時には、アンテナ４５から受信された高周波信号は、アンテナ共用器４４を介して帯域通過フィルタ５１に入力される。これにより、高周波信号は、帯域通過フィルタ５１で不要な信号が除去された後、低雑音増幅器５２によって増幅されてミキサ５３に入力される。このとき、ミキサ５３は、この高周波信号と電圧制御発振器５６からの搬送波とを掛け合わせて中間周波信号にダウンコンバートする。そして、ミキサ５３から出力された中間周波信号は、帯域通過フィルタ５４で不要な信号が除去された後、増幅器５５によって増幅された後、信号処理回路４２に入力される。
【００６０】
かくして、本実施の形態によれば、周波数の線形性を確保しつつ、周波数の変化幅を大きくした電圧制御発振器５６を用いて通信機装置を構成できるから、通信機装置の変調帯域を広げることができる。
【００６１】
なお、前記第４の実施の形態では、本発明による高周波発振回路を通信機装置に適用した場合を例を挙げて説明したが、例えばレーダ装置等に適用してもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１の発明によれば、共振器と可変容量ダイオードとの間には伝送線路を接続し、可変容量ダイオードには容量性回路を並列接続し、前記容量性回路の容量を可変容量ダイオードの容量よりも小さい値に設定すると共に、伝送線路の長さ寸法は容量性回路による線形性変化を相殺する値に設定したから、伝送線路の長さ寸法を適宜設定することによって、周波数の変化幅を大きくしつつ、周波数の線形性を向上させることができる。また、適切な長さ寸法を有する伝送線路を用いて共振器と可変容量ダイオードとの間を接続したから、従来技術のように伝送線路の影響によって線形性が低下することがなく、線形性を確実に高めることができる。
この場合、伝送線路の長さ寸法が共振周波数に対応した波長λの１／４（λ／４）よりも長いある値となるときに、共振周波数の線形性が最良となる。このため、伝送線路の長さ寸法を共振周波数に対応した波長λの１／４（λ／４）から１／２（λ／２）までの範囲内にある適切な値に設定することによって、容量性回路による線形性変化を伝送線路のインピーダンスを変えることによって相殺することができ、共振周波数の線形性を最良にすることができると共に、容量性回路を省いた場合に比べて周波数の変化幅は大きくすることができる。
【００６３】
請求項２の発明では、容量性回路を開放スタブによって構成したから、開放スタブの長さ寸法を共振周波数の波長に対して例えば１／４以下の範囲内で適宜設定することによって所望の容量性回路を構成することができる。
【００６４】
請求項３の発明では、容量性回路は可変容量ダイオードに並列接続されたコンデンサによって構成したから、共振周波数が低周波なとき等のように集中定数回路として取り扱うことができる場合には、単一のコンデンサを並列接続することによって容易に容量性回路を構成することができる。
【００６６】
請求項４の発明では、共振器は誘電体共振器によって構成したから、誘電体共振器によって共振回路全体のＱを高くすることできる。このとき、共振器と可変容量ダイオードとの間には伝送線路を接続し、可変容量ダイオードには容量性回路を並列接続したから、線形性を良好に保持しつつ、共振周波数の変化幅を大きくすることができると共に、Ｃ／Ｎの向上を同時に実現することができる。
【００６７】
また、請求項５，６の発明のように本発明による電圧制御発振器を用いて高周波モジュールを構成してもよく、通信機装置を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態による電圧制御発振器を示すブロック図である。
【図２】図１中の伝送線路の長さ寸法と周波数の線形性、変化幅との関係を示す特性線図である。
【図３】制御電圧と可変容量ダイオードの容量および容量性回路を含めた合成容量との関係を示す特性線図である。
【図４】第２の実施の形態による電圧制御発振器を示すブロック図である。
【図５】変形例による電圧制御発振器を示すブロック図である。
【図６】第３の実施の形態による電圧制御発振器を示すブロック図である。
【図７】第４の実施の形態による通信機装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 能動回路
２ 共振回路
３ 共振器
４ 可変容量ダイオード
５ 伝送線路
６ 容量性回路
２１ 開放スタブ
２２ コンデンサ
３１ 誘電体共振器
５６ 電圧制御発振器
Claims (6)
- 共振回路と該共振回路から出力される信号を増幅する能動回路とを備え、前記共振回路は、所定の共振周波数を有する共振器と該共振器に接続され制御電圧に応じて前記共振周波数をシフトする可変容量ダイオードとによって構成してなる電圧制御発振器において、
前記共振器と可変容量ダイオードとの間には伝送線路を接続し、前記可変容量ダイオードには容量性回路を並列接続し、
該容量性回路の容量は前記可変容量ダイオードの容量よりも小さい値に設定し、
前記伝送線路の長さ寸法は、前記共振回路の共振周波数の波長に対して１／４から１／２までの範囲内で、前記共振器と伝送線路との間の接続点から可変容量ダイオードを見たときのインピーダンスを適切な値、即ち前記容量性回路により線形性が変化するのを相殺する値に設定したことを特徴とする電圧制御発振器。 - 前記容量性回路は、前記可変容量ダイオードと伝送線路との間に始端が接続され終端が開放された他の伝送線路からなる開放スタブによって構成してなる請求項１に記載の電圧制御発振器。
- 前記容量性回路は前記可変容量ダイオードに並列接続されたコンデンサによって構成してなる請求項１に記載の電圧制御発振器。
- 前記共振器は誘電体共振器によって構成してなる請求項１，２または３に記載の電圧制御発振器。
- 請求項１ないし４のいずれかに記載の電圧制御発振器を用いた高周波モジュール。
- 請求項１ないし４のいずれかに記載の電圧制御発振器を用いた通信機装置。
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