JP4549637B2 - High frequency oscillator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロ波などの高周波発振器に関し、特に不要な発振周波数を抑制した高周波発振器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の高周波発振器は、ゲートに誘電体共振器4が、またドレインにマイクロストリップライン5、6がそれぞれ接続されると共に、ソースが負荷抵抗器7を介して接地されてマイクロ波帯発振回路を構成するFET1のソースに、マイクロストリップラインによるオープンスタブ11を設け、このオープンスタブ11の面積を変えることにより、FET1のゲート・ソース間容量を変えて発振回路の帰還量を調整する(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平6−318819号公報(第1頁、図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の高周波発振器では、反射回路となる帰還調整用のオープンスタブ(反射スタブ)の線路長が所望周波数のλ/4より多少短い程度のため、所望周波数より高い周波数で共振点をもっている。このとき、反射スタブの共振周波数で大きな反射が生じ、反射利得をもつことになる。そのため、ループ利得をもち、不要発振を起こす可能性があるという問題点があった。
【0005】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、不要発振を抑制することができる高周波発振器を得るものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る高周波発振器は、発振周波数を決定するための共振回路と、前記共振回路に接続された能動回路と、前記能動回路に接続され発振電力を取り出すための出力端子とを設け、前記能動回路は、前記共振回路に第1の端子が接続された能動素子と、この能動素子の第2の端子に接続され発振電力の一部を前記能動素子側に反射させるための反射回路とから構成され、前記反射回路は、前記能動素子の第2の端子に並列接続された第1の先端開放スタブと、前記能動素子の第2の端子に並列接続された第2の先端開放スタブとから構成され、前記能動回路の反射係数をΓa、前記共振回路の反射係数をΓtとすると、|Γa|・|Γt|>1及び∠Γa+∠Γt=2n(nは整数)πの発振条件式を満足し、かつ、前記能動回路の反射利得20log|Γa|が前記共振回路の反射損失20log|Γt|より大きい。
【0007】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係る高周波発振器について図面を参照しながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係る高周波発振器の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0008】
図1において、本高周波発振器は、発振周波数を決定するための共振回路1と、能動回路2と、発振電力を取り出すための出力端子3とを備える。能動回路2は、電力を増幅するための電界効果トランジスタ(FET)(能動素子)21と、反射回路22とから構成されている。また、反射回路22は、反射スタブ23a、及び23bから構成されている。
【0009】
つぎに、この実施の形態1に係る高周波発振器の動作について図面を参照しながら説明する。図2は、この発明の実施の形態1に係る高周波発振器の動作を示す図である。
【0010】
本高周波発振器において、共振回路1と能動回路2とによる閉ループで、ループの利得が得られ、かつループの位相が同相で重ね合わされる周波数で、電力を増幅して発振動作を行う。
【0011】
発振条件式は、次式となる。式(1)は、ループの利得が得られる条件式である。また、式(2)は、ループの位相が同相で重ね合わされる条件式である。
【0012】
|Γa|・|Γt|>1 (1)
【0013】
∠Γa+∠Γt=2nπ n:整数 (2)
【0014】
ここで、Γaは能動回路2の反射係数、Γtは共振回路1の反射係数である。
条件式(1)を満足するように、ループの利得を得るためには、能動回路2の反射利得20log|Γa|が共振回路1の反射損失20log|Γt|より大きくなければならない。
【0015】
反射スタブ23a、及び23bで構成された反射回路22は、電力の一部を電界効果トランジスタ(FET)21へ反射させ、反射利得20log|Γa|及びループ利得を大きくしている。
【0016】
反射回路22に反射スタブ23a、及び23bを複数用いて、反射スタブの線路長を短くし、線路幅を広くすることで、図2(a)に示すように、所望周波数では従来の反射回路と同等の反射量Γrを得ることができ、かつ反射スタブ23a、23bの共振周波数を高周波数側に移すことができる。高周波数側では、電界効果トランジスタ(FET)21の利得が低下するため、図2(b)に示すように、反射スタブ23a、23bの共振周波数で生じる不要な反射利得20log|Γa|を抑制することができる。これにより、所望周波数では従来と同等のループ利得が得られ、不要発振が抑制される。
【0017】
すなわち、電界効果トランジスタ21等の能動素子を用いた能動回路2と、上記能動素子と接続され、発振周波数を決定するための共振回路1と、発振電力を取り出すための出力端子3とを備え、さらに上記能動素子と出力端子3との間に接続され、発振電力の一部を能動素子側に反射させるための反射回路22とで構成した高周波発振器において、反射回路22を構成する反射スタブ23を複数用いることで所望の発振周波数以外での能動回路2と共振回路1の接続点からみた能動回路2の反射利得を抑制するものである。
【0018】
実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係る高周波発振器について図面を参照しながら説明する。図3は、この発明の実施の形態2に係る高周波発振器の構成を示す図である。
【0019】
図3において、本高周波発振器は、発振周波数を決定するための共振回路1と、能動回路2と、発振電力を取り出すための出力端子3とを備える。能動回路2は、電力を増幅するための電界効果トランジスタ(FET)21と、反射回路22とから構成されている。また、反射回路22は、反射スタブ23a、及び23bと、抵抗24a、及び24bとから構成されている。
【0020】
上記の実施の形態1では、反射回路22に反射スタブ23a、23bを複数用いて、反射スタブの線路長を短く、線路幅を広くすることで、所望周波数に対しては従来と同等の反射量を得ることができ、不要発振を抑制することができることを示した。この実施の形態2では、反射回路22を構成する反射スタブ23a、23bに抵抗24a、24bをそれぞれ装荷することで、所望周波数に対しては従来と同等のループ利得を得ることができ、不要発振を抑制することができることについて示す。
【0021】
つぎに、この実施の形態2に係る高周波発振器の動作について図面を参照しながら説明する。図4は、この発明の実施の形態2に係る高周波発振器の動作を示す図である。
【0022】
本高周波発振器において、共振回路1と能動回路2とによる閉ループで、ループの利得が得られ、かつループの位相が同相で重ね合わされる周波数で、電力を増幅して発振動作を行う。発振条件式は、上記実施の形態1と同様である。
【0023】
反射スタブ23a、23bと抵抗24a、24bで構成された反射回路22は、電力の一部を電界効果トランジスタ(FET)21へ反射させ、反射利得及びループ利得を大きくしている。反射回路22に反射スタブ23a、23bを複数用いて、反射スタブの線路長を短くし、線路幅を広くすることで、図4(a)に示すように、所望周波数では従来の反射回路と同等の反射量を得ることができ、かつ反射スタブ23a、23bの共振周波数を高周波数側に移すことができる。高周波数側では、電界効果トランジスタ(FET)21の利得が低下するため、図4(b)に示すように、反射スタブ23a、23bの共振周波数で生じる不要な反射利得を抑制することができる。
【0024】
さらに、反射スタブ23a、23bに抵抗24a、24bを装荷することで、反射スタブの共振周波数での損失を大きくできるため、反射スタブの共振周波数で生じる不要な反射利得を抑制することができる。これにより、所望周波数では従来と同等のループ利得が得られ、不要発振が抑制される。
【0025】
実施の形態3.
この発明の実施の形態3に係る高周波発振器について図面を参照しながら説明する。図5は、この発明の実施の形態3に係る高周波発振器の構成を示す図である。
【0026】
図5において、本高周波発振器は、発振周波数を決定するための共振回路1と、能動回路2と、発振電力を取り出すための出力端子3とを備える。能動回路2は、電力を増幅するための電界効果トランジスタ(FET)21と、反射回路22とから構成されている。また、反射回路22は、反射スタブ23a、及び23bと、可変容量素子25a、及び25bとから構成されている。
【0027】
上記の実施の形態1では、反射回路22に反射スタブ23a、23bを複数用いて、反射スタブの線路長を短く、線路幅を広くすることで、所望周波数に対しては従来と同等の反射量を得ることができ、不要発振を抑制することができることを示した。この実施の形態3では、反射回路22を構成する反射スタブ23a、23bに可変容量素子25a、25bをそれぞれ装荷することで、所望周波数が可変の場合、所望周波数に対しては従来と同等のループ利得を得ることができ、不要発振を抑制することができることについて示す。
【0028】
つぎに、この実施の形態3に係る高周波発振器の動作について図面を参照しながら説明する。図6は、この発明の実施の形態3に係る高周波発振器の動作を示す図である。
【0029】
本高周波発振器において、共振回路1と能動回路2とによる閉ループで、ループの利得が得られ、かつループの位相が同相で重ね合わされる周波数で、電力を増幅して発振動作を行う。発振条件式は、上記実施の形態1と同様である。
【0030】
反射スタブ23a、及び23bと、可変容量素子25a、及び25bで構成された反射回路22は、電力の一部を電界効果トランジスタ(FET)21へ反射させ、反射利得及びループ利得を大きくしている。発振周波数を概略決定する共振回路1を制御することで、発振周波数を可変する。反射回路22に反射スタブ23a、23bを複数用いて、反射スタブの線路長を短くし、線路幅を広くすることで、図6(a)に示すように、所望周波数では従来の反射回路と同等の反射量を得ることができ、かつ反射スタブの共振周波数を高周波数側に移すことができる。高周波数側では、電界効果トランジスタ(FET)21の利得が低下するため、図6(b)に示すように、反射スタブの共振周波数で生じる不要な反射利得を抑制することができる。
【0031】
さらに、反射回路22の反射スタブ23a、23bに可変容量素子25a、25bを装荷し、所望周波数にあわせて可変容量素子25a、25bを変化させることで反射スタブの共振周波数を高周波数側に変化させ、反射スタブの共振周波数で生じる不要な反射利得を抑制することができる。これにより、所望周波数では従来と同等のループ利得が得られ、不要発振が抑制される。
【0032】
【発明の効果】
この発明に係る高周波発振器は、以上説明したとおり、反射回路22に反射スタブ23a、及び23bを複数用いて、反射スタブの線路長を短くし、線路幅を広くすることで、所望周波数では従来と同等のループ利得が得られ、不要発振を抑制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】 この発明の実施の形態1に係る高周波発振器の構成を示す図である。
【図2】 この発明の実施の形態1に係る高周波発振器の動作を示す図である。
【図3】 この発明の実施の形態2に係る高周波発振器の構成を示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態2に係る高周波発振器の動作を示す図である。
【図5】 この発明の実施の形態3に係る高周波発振器の構成を示す図である。
【図6】 この発明の実施の形態3に係る高周波発振器の動作を示す図である。
【符号の説明】
1 共振回路、2 能動回路、3 出力端子、21 電界効果トランジスタ(FET)、22 反射回路、23a、23b 反射スタブ、24a、24b 抵抗、25a、25b 可変容量素子。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency oscillator such as a microwave, and particularly to a high-frequency oscillator in which an unnecessary oscillation frequency is suppressed.
[0002]
[Prior art]
A conventional high-frequency oscillator has a microwave band oscillation circuit in which a dielectric resonator 4 is connected to a gate and microstrip lines 5 and 6 are connected to a drain, and a source is grounded via a load resistor 7. An open stub 11 by a microstrip line is provided at the source of the
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-6-318819 (first page, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional high-frequency oscillator as described above, the line length of the feedback adjustment open stub (reflection stub) serving as a reflection circuit is slightly shorter than λ / 4 of the desired frequency, and therefore has a resonance point at a frequency higher than the desired frequency. Yes. At this time, large reflection occurs at the resonance frequency of the reflection stub, and the reflection gain is obtained. Therefore, there is a problem that it has a loop gain and may cause unnecessary oscillation.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a high-frequency oscillator capable of suppressing unnecessary oscillation.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A high-frequency oscillator according to the present invention includes a resonance circuit for determining an oscillation frequency, an active circuit connected to the resonance circuit, and an output terminal connected to the active circuit and used to extract oscillation power. circuit, composed of a active element first terminal connected to the resonant circuit, a reflection circuit for being connected to a second terminal of the active device reflects a part of the oscillation power to the active element side is, the reflection circuit, composed of a first open stub connected in parallel to the second terminal of the active element, and a second open stub connected in parallel to the second terminal of the active element When the reflection coefficient of the active circuit is Γ a and the reflection coefficient of the resonance circuit is Γ t , | Γ a | · | Γ t |> 1 and ∠Γ a + ∠Γ t = 2n (n is an integer) satisfies the oscillation condition formula of π and the reflection of the active circuit Resulting 20log | gamma a | reflection loss 20log of the resonance circuit | gamma t | larger.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A high-frequency oscillator according to
[0008]
In FIG. 1, the high frequency oscillator includes a
[0009]
Next, the operation of the high frequency oscillator according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing the operation of the high-frequency oscillator according to
[0010]
In this high-frequency oscillator, a loop gain is obtained in a closed loop by the
[0011]
The oscillation conditional expression is as follows. Expression (1) is a conditional expression for obtaining a loop gain. Expression (2) is a conditional expression in which the phases of the loops are superimposed in the same phase.
[0012]
| Γ a | ・ | Γ t |> 1 (1)
[0013]
∠Γ a + ∠Γ t = 2nπ n: integer (2)
[0014]
Here, Γ a is the reflection coefficient of the
In order to obtain the loop gain so as to satisfy the conditional expression (1), the reflection gain 20 log | Γ a | of the
[0015]
[0016]
A plurality of
[0017]
That is, an
[0018]
A high frequency oscillator according to
[0019]
In FIG. 3, the high-frequency oscillator includes a
[0020]
In the first embodiment, a plurality of
[0021]
Next, the operation of the high-frequency oscillator according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a diagram showing the operation of the high-frequency oscillator according to
[0022]
In this high-frequency oscillator, a loop gain is obtained in a closed loop by the
[0023]
The
[0024]
Furthermore, since the loss at the resonance frequency of the reflection stub can be increased by loading the
[0025]
A high-frequency oscillator according to
[0026]
In FIG. 5, the high frequency oscillator includes a
[0027]
In the first embodiment, a plurality of
[0028]
Next, the operation of the high-frequency oscillator according to the third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a diagram showing the operation of the high-frequency oscillator according to
[0029]
In this high-frequency oscillator, a loop gain is obtained in a closed loop by the
[0030]
The
[0031]
Furthermore, the
[0032]
【The invention's effect】
As described above, the high-frequency oscillator according to the present invention uses a plurality of the reflection stubs 23a and 23b in the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a high-frequency oscillator according to
FIG. 2 is a diagram showing an operation of the high frequency oscillator according to the first embodiment of the invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a high-frequency oscillator according to
FIG. 4 is a diagram showing an operation of a high frequency oscillator according to
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a high-frequency oscillator according to
FIG. 6 is a diagram showing an operation of a high-frequency oscillator according to
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記共振回路に接続された能動回路と、
前記能動回路に接続され発振電力を取り出すための出力端子とを備え、
前記能動回路は、
前記共振回路に第1の端子が接続された能動素子と、
この能動素子の第2の端子に接続され発振電力の一部を前記能動素子側に反射させるための反射回路とから構成され、
前記反射回路は、
前記能動素子の第2の端子に並列接続された第1の先端開放スタブと、
前記能動素子の第2の端子に並列接続された第2の先端開放スタブとから構成され、 前記能動回路の反射係数をΓa、前記共振回路の反射係数をΓtとすると、
|Γa|・|Γt|>1
及び
∠Γa+∠Γt=2n(nは整数)π
の発振条件式を満足し、かつ、
前記能動回路の反射利得20log|Γa|が前記共振回路の反射損失20log|Γt|より大きい
ことを特徴とする高周波発振器。A resonant circuit for determining the oscillation frequency;
An active circuit connected to the resonant circuit;
An output terminal connected to the active circuit for extracting oscillation power;
The active circuit is:
An active element having a first terminal connected to the resonant circuit;
This is connected to the second terminal of the active element is constituted by a reflection circuit for reflecting a portion of the oscillation power to the active element side,
The reflection circuit is
A first open-ended stub connected in parallel to the second terminal of the active element ;
Wherein is composed of a second open stub connected in parallel to the second terminal of the active device, the reflection coefficient of the active circuit gamma a, when the reflection coefficient of the resonant circuit and gamma t,
| Γ a | ・ | Γ t |> 1
And ∠Γ a + ∠Γ t = 2n (n is an integer) π
Satisfy the oscillation condition of
The high-frequency oscillator characterized in that the reflection gain 20 log | Γ a | of the active circuit is larger than the reflection loss 20 log | Γ t | of the resonance circuit.
前記能動素子の第2の端子と前記第1の先端開放スタブの開放端とは反対側の一端との間に挿入された第1の抵抗と、
前記能動素子の第2の端子と前記第2の先端開放スタブの開放端とは反対側の一端との間に挿入された第2の抵抗とをさらに有する
ことを特徴とする請求項1記載の高周波発振器。In order to increase the loss at the resonance frequency of the first and second open end stubs, the reflection circuit
A first resistor inserted between one end opposite to the open end of the second terminal a first open stub of the active element,
According to claim 1, further comprising a second resistor inserted between one end opposite to the open end of the second terminal and the second open stub of the active element High frequency oscillator.
前記第1の先端開放スタブの開放端及びアースの間に挿入された第1の可変容量素子と、
前記第2の先端開放スタブの開放端及びアースの間に挿入された第2の可変容量素子とをさらに有する
ことを特徴とする請求項1記載の高周波発振器。The reflection circuit can vary the resonance frequency of the first and second tip open stubs.
A first variable capacitance element inserted between the open end of the first open end stub and the ground;
The high-frequency oscillator according to claim 1, further comprising a second variable capacitance element inserted between the open end of the second open end stub and the ground.
ことを特徴とする請求項1、2又は3記載の高周波発振器。The high-frequency oscillator according to claim 1, 2 or 3, wherein the active element is a field effect transistor, the first terminal is a gate, and the second terminal is a drain.
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