JP6403635B2 - High frequency oscillator - Google Patents
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Description
この発明は、周波数が異なる高周波を発振することが可能な高周波発振器に関するものである。 The present invention relates to a high frequency oscillator capable of oscillating high frequencies having different frequencies.
広帯域な周波数をカバーするマルチバンド送受信機では、発振周波数が異なる高周波発振器を実装し、複数の高周波発振器から出力される高周波をスイッチで切り替えて使用している（例えば、特許文献１を参照）。
以下の特許文献２には、周波数が異なる高周波を発振することが可能な高周波発振器が開示されており、このような高周波発振器をマルチバンド送受信機に実装すれば、複数の高周波発振器から出力される高周波を選択するスイッチが不要になる。
特許文献２に開示されている高周波発振器では、周波数が異なる２つの高周波の発振を可能にするために、２つの共振回路を実装している。
In a multiband transceiver that covers a wide frequency range, a high-frequency oscillator having a different oscillation frequency is mounted, and a high-frequency output from a plurality of high-frequency oscillators is switched by a switch (for example, see Patent Document 1).
In the high-frequency oscillator disclosed in
従来の高周波発振器は以上のように構成されているので、複数の共振回路を実装すれば、周波数が異なる複数の高周波を発振することができる。しかし、共振回路は実装面積が大きいため、複数の共振回路を実装することで、大型化を招いてしまうという課題があった。 Since the conventional high-frequency oscillator is configured as described above, a plurality of high frequencies having different frequencies can be oscillated by mounting a plurality of resonance circuits. However, since the resonance circuit has a large mounting area, there is a problem that mounting a plurality of resonance circuits leads to an increase in size.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、複数の共振回路を実装することなく、周波数が異なる高周波を発振することができる高周波発振器を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a high-frequency oscillator that can oscillate high frequencies having different frequencies without mounting a plurality of resonance circuits.
この発明に係る高周波発振器は、基本波、奇数次高調波及び偶数次高調波を発振する第１の発振素子と、第１の発振素子により発振される基本波及び奇数次高調波と逆位相の基本波及び奇数次高調波を発振するとともに、第１の発振素子により発振される偶数次高調波と同位相の偶数次高調波を発振する第２の発振素子とから構成されている差動高周波発振部と、一端が差動高周波発振部における第１の発振素子と接続されて、他端が差動高周波発振部における第２の発振素子と接続されており、中間に電源端子が接続されている第１の伝送線路と、一端が電源端子と接続され、他端がグランドと接続されているコンデンサと、中間に高周波出力端子が接続されており、第１の伝送線路と電磁結合する第２の伝送線路と、一端が第２の伝送線路の一端と接続されて、他端がグランドと接続されている第１のスイッチング素子と、一端が第２の伝送線路の他端と接続されて、他端がグランドと接続されている第２のスイッチング素子とを設け、制御部が、第１及び第２のスイッチング素子の開閉を制御するようにしたものである。 The high-frequency oscillator according to the present invention includes a first oscillation element that oscillates a fundamental wave, an odd-order harmonic, and an even-order harmonic, and a fundamental wave and an odd-order harmonic that are oscillated by the first oscillation element. A differential high frequency circuit configured to oscillate a fundamental wave and an odd-order harmonic, and a second oscillator that oscillates an even-order harmonic having the same phase as the even-order harmonic oscillated by the first oscillator. The oscillation unit and one end are connected to the first oscillation element in the differential high-frequency oscillation unit, the other end is connected to the second oscillation element in the differential high-frequency oscillation unit, and the power supply terminal is connected in the middle A first transmission line, a capacitor having one end connected to the power supply terminal and the other end connected to the ground, and a high-frequency output terminal connected in between, and being electromagnetically coupled to the first transmission line. Transmission line and one end of the second transmission line A first switching element connected to one end of the second transmission line and the other end connected to the ground; a second switching element connected to the other end of the second transmission line; and the other end connected to the ground. A switching element is provided, and the control unit controls opening and closing of the first and second switching elements.
この発明によれば、一端が差動高周波発振部における第１の発振素子と接続されて、他端が差動高周波発振部における第２の発振素子と接続されており、中間に電源端子が接続されている第１の伝送線路と、一端が電源端子と接続され、他端がグランドと接続されているコンデンサと、中間に高周波出力端子が接続されており、第１の伝送線路と電磁結合する第２の伝送線路と、一端が第２の伝送線路の一端と接続されて、他端がグランドと接続されている第１のスイッチング素子と、一端が第２の伝送線路の他端と接続されて、他端がグランドと接続されている第２のスイッチング素子とを設け、制御部が、第１及び第２のスイッチング素子の開閉を制御するように構成したので、複数の共振回路を実装することなく、周波数が異なる高周波を発振することができる効果がある。 According to this invention, one end is connected to the first oscillation element in the differential high-frequency oscillation unit, the other end is connected to the second oscillation element in the differential high-frequency oscillation unit, and the power supply terminal is connected in the middle A first transmission line that is connected to the power supply terminal and one end connected to the ground, and a high-frequency output terminal that is connected to the ground, and electromagnetically coupled to the first transmission line. A second transmission line, a first switching element having one end connected to one end of the second transmission line and the other end connected to the ground, and one end connected to the other end of the second transmission line. The second switching element having the other end connected to the ground is provided, and the control unit is configured to control opening and closing of the first and second switching elements, so that a plurality of resonance circuits are mounted. Without high frequency different frequency There is an advantage of being able to oscillate.
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。 Hereinafter, in order to describe the present invention in more detail, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による高周波発振器を示す構成図である。
図１において、差動高周波発振部１は第１の発振素子である発振素子２と第２の発振素子である発振素子３とから構成されているクロスカップル型発振器であり、差動及び同相の高周波を発振する。
発振素子２，３は例えばバイポーラトランジスタ、ＭＯＳトランジスタ、ＨＥＭＴなどで構成され、エミッタ端子がグラウンドと接続されている。
発振素子２はベース端子が発振素子３のコレクタ端子と接続されており、発振素子３はベース端子が発振素子２のコレクタ端子と接続されている。
発振素子２，３から発振される高周波には、基本波、奇数次高調波及び偶数次高調波が含まれており、発振素子２から発振される基本波及び奇数次高調波と、発振素子３から発振される基本波及び奇数次高調波とは逆位相（位相差が１８０°）である。一方、発振素子２から発振される偶数次高調波と、発振素子３から発振される偶数次高調波とは同位相である。
図１では、差動高周波発振部１が、クロスカップル型発振器である例を示しているが、差動及び同相の高周波を発振することができればよく、例えば、発振素子２，３によって、差動コルピッツ発振器やＰＵＳＨ−ＰＵＳＨ発振器が構成されているものであってもよい。
1 is a block diagram showing a high-frequency oscillator according to
In FIG. 1, a differential high-
The
The base terminal of the
The high frequency oscillated from the oscillating
FIG. 1 shows an example in which the differential high-
伝送線路４は一端が発振素子２のコレクタ端子と接続されて、他端が発振素子３のコレクタ端子と接続されている第１の伝送線路である。
伝送線路４の中点４ａには電源端子５が接続されており、この電源端子５から電源が差動高周波発振部１の発振素子２，３に供給される。
この実施の形態１では、伝送線路４の中点４ａが、伝送線路４の物理的な中間位置であるものを想定しているが、伝送線路４の中点４ａが、伝送線路４の物理的な中間位置から多少ずれていても、高周波出力端子９から、概ね所望の周波数の高周波を取り出すことができるため、物理的な中間位置から多少ずれている位置も含まれるものとする。
コンデンサ６は一端が伝送線路４の中点４ａ及び電源端子５と接続されて、他端がグランドと接続されている。なお、コンデンサ６は、偶数次高調波に対して短絡を作るために接続されている。
The
A
In the first embodiment, it is assumed that the
One end of the
伝送線路７は伝送線路４と電磁結合し、伝送線路４と伝送線路７から結合線路８が構成されている第２の伝送線路である。
伝送線路７の中点７ａには高周波出力端子９が接続されている。
この実施の形態１では、伝送線路７の中点７ａが、伝送線路７の物理的な中間位置であるものを想定しているが、伝送線路７の中点７ａが、伝送線路７の物理的な中間位置から多少ずれていても、高周波出力端子９から、概ね所望の周波数の高周波を取り出すことができるため、物理的な中間位置から多少ずれている位置も含まれるものとする。
The
A high
In the first embodiment, it is assumed that the
第１のスイッチング素子であるスイッチング素子１０は例えばＦＥＴなどで構成されており、一端が伝送線路７の一端と接続されて、他端がグランドと接続されている。
第２のスイッチング素子であるスイッチング素子１１は例えばＦＥＴなどで構成されており、一端が伝送線路７の他端と接続されて、他端がグランドと接続されている。
可変コンデンサ１２は伝送線路４と並列に接続されている。即ち、可変コンデンサ１２は一端が発振素子２のコレクタ端子と接続されて、他端が発振素子３のコレクタ端子と接続されており、伝送線路４と可変コンデンサ１２から共振回路が構成されている。
制御部１３はスイッチング素子１０，１１の開閉を制御するとともに、可変コンデンサ１２の容量値を制御する回路である。
The
The
The
The
次に動作について説明する。
図１の高周波発振器は、基本波と奇数次高調波において、発振素子２，３が差動で動作し、偶数次高調波において、発振素子２，３が同位相で動作する。
最初に、高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波を取り出す場合の動作を説明する。
Next, the operation will be described.
In the high-frequency oscillator shown in FIG. 1, the
First, the operation when the fundamental wave and odd harmonics are extracted from the high
高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波を取り出す場合、制御部１３が、スイッチング素子１０をＯＮ（閉状態）にして、伝送線路７の一端（図１では、左端）を短絡するとともに、スイッチング素子１１をＯＦＦ（開状態）にして、伝送線路７の他端（図１では、右端）を開放する。
このとき、伝送線路４の中点４ａがコンデンサ６を介して短絡されているため、伝送線路７の中点７ａより左側は奇モード結合となり、中点７ａより右側は偶モード結合になる。
When taking out the fundamental wave and odd harmonics from the high
At this time, since the
図２は高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波を取り出す場合の伝送線路７におけるモード結合を示す説明図である。
差動高周波発振部１の発振素子２から発振される基本波及び奇数次高調波と、発振素子３から発振される基本波及び奇数次高調波とは逆位相である。
このとき、伝送線路７の中点７ａより左側は奇モード結合であるため、発振素子２から発振された基本波及び奇数次高調波の位相が反転する。一方、伝送線路７の中点７ａより右側は偶モード結合であるため、発振素子３から発振された基本波及び奇数次高調波の位相は反転しない。
このため、中点７ａより左側の伝送線路７を通ってきた基本波及び奇数次高調波の位相と、中点７ａより右側の伝送線路７を通ってきた基本波及び奇数次高調波の位相とが、高周波出力端子９において同位相になる。
したがって、図２（ａ）に示すように、高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波が出力される。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing mode coupling in the
The fundamental wave and odd-order harmonics oscillated from the
At this time, since the left side from the
For this reason, the phase of the fundamental wave and odd-order harmonics that have passed through the
Therefore, as shown in FIG. 2A, the fundamental wave and the odd harmonics are output from the high
一方、発振素子２から発振される偶数次高調波と、発振素子３から発振される偶数次高調波とは同位相である。
このとき、伝送線路７の中点７ａより左側は奇モード結合であるため、発振素子２から発振された偶数次高調波の位相が反転する。一方、伝送線路７の中点７ａより右側は偶モード結合であるため、発振素子３から発振された偶数次高調波の位相は反転しない。
このため、中点７ａより左側の伝送線路７を通ってきた偶数次高調波の位相と、中点７ａより右側の伝送線路７を通ってきた偶数次高調波の位相とが、高周波出力端子９において逆位相になり、相互に打ち消しあうようになる。
したがって、図２（ｂ）に示すように、高周波出力端子９からは偶数次高調波が出力されない。
On the other hand, the even harmonics oscillated from the
At this time, since the left side from the
For this reason, the phase of the even harmonics that have passed through the
Therefore, as shown in FIG. 2B, even-order harmonics are not output from the high-
ここでは、制御部１３が、スイッチング素子１０をＯＮにして、伝送線路７の左端を短絡するとともに、スイッチング素子１１をＯＦＦにして、伝送線路７の右端を開放するものについて示したが、伝送線路７のいずれか一方の端が短絡で、他方の端が開放であればよく、スイッチング素子１１をＯＮにして、伝送線路７の右端を短絡するとともに、スイッチング素子１０をＯＦＦにして、伝送線路７の左端を開放するようにしても、同様の原理で、高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波を取り出すことができる。
Here, the
次に、高周波出力端子９から偶数次高調波を取り出す場合の動作を説明する。
高周波出力端子９から偶数次高調波を取り出す場合、制御部１３が、スイッチング素子１０をＯＮにして、伝送線路７の左端を短絡するとともに、スイッチング素子１１をＯＮにして、伝送線路７の右端を短絡する。
これにより、伝送線路７の両端が短絡となるため、中点７ａを高インピーダンスとする定在波が発生する。このとき、伝送線路４の中点４ａがコンデンサ６を介して短絡されているため、伝送線路７の中点７ａより左側及び右側は、共に奇モード結合になる。
Next, the operation for extracting even-order harmonics from the high-
When taking out even harmonics from the high
Thereby, since both ends of the
図３は高周波出力端子９から偶数次高調波を取り出す場合の伝送線路７におけるモード結合を示す説明図である。
発振素子２から発振される偶数次高調波と、発振素子３から発振される偶数次高調波とは同位相である。
このとき、伝送線路７の中点７ａより左側は奇モード結合であるため、発振素子２から発振された偶数次高調波の位相が反転する。また、伝送線路７の中点７ａより右側についても奇モード結合であるため、発振素子３から発振された偶数次高調波の位相が反転する。
このため、中点７ａより左側の伝送線路７を通ってきた偶数次高調波の位相と、中点７ａより右側の伝送線路７を通ってきた偶数次高調波の位相とが、高周波出力端子９において同位相になる。
したがって、図３（ａ）に示すように、高周波出力端子９から偶数次高調波が出力される。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing mode coupling in the
The even harmonics oscillated from the
At this time, since the left side from the
For this reason, the phase of the even harmonics that have passed through the
Therefore, as shown in FIG. 3A, even-order harmonics are output from the high-
一方、差動高周波発振部１の発振素子２から発振される基本波及び奇数次高調波と、発振素子３から発振される基本波及び奇数次高調波とは逆位相である。
このとき、伝送線路７の中点７ａより左側は奇モード結合であるため、発振素子２から発振された基本波及び奇数次高調波の位相が反転する。また、伝送線路７の中点７ａより右側についても奇モード結合であるため、発振素子３から発振された基本波及び奇数次高調波の位相が反転する。
このため、中点７ａより左側の伝送線路７を通ってきた基本波及び奇数次高調波の位相と、中点７ａより右側の伝送線路７を通ってきた基本波及び奇数次高調波の位相とが、高周波出力端子９において逆位相になり、相互に打ち消しあうようになる。
したがって、図３（ｂ）に示すように、高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波が出力されない。
On the other hand, the fundamental wave and odd-order harmonics oscillated from the
At this time, since the left side from the
For this reason, the phase of the fundamental wave and odd-order harmonics that have passed through the
Therefore, as shown in FIG. 3B, the fundamental wave and the odd harmonics are not output from the high
ここでは、制御部１３が、スイッチング素子１０をＯＮにして、伝送線路７の左端を短絡するとともに、スイッチング素子１１をＯＮにして、伝送線路７の右端を短絡するものについて示したが、伝送線路７の両端の終端条件が同じであればよく、スイッチング素子１０をＯＦＦにして、伝送線路７の左端を開放するとともに、スイッチング素子１１をＯＦＦにして、伝送線路７の右端を開放するようにしても、同様の原理で、高周波出力端子９から偶数次高調波を取り出すことができる。
Here, the
これにより、制御部１３が、スイッチング素子１０，１１の開閉を制御することで、高周波出力端子９から周波数が異なる高周波を出力することができる。
このとき、制御部１３が、可変コンデンサ１２の容量値を調整することで、高周波出力端子９から出力される高周波の周波数を連続的に切り換えることができる。
Thereby, the
At this time, the
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、発振素子２，３から構成されている差動高周波発振部１と、一端が発振素子２のコレクタ端子と接続され、他端が発振素子３のコレクタ端子と接続されており、中点４ａに電源端子５が接続されている伝送線路４と、一端が伝送線路４の中点４ａ及び電源端子５と接続されて、他端がグランドと接続されているコンデンサ６と、中点７ａに高周波出力端子９が接続されており、伝送線路４と電磁結合する伝送線路７と、一端が伝送線路７の一端と接続されて、他端がグランドと接続されているスイッチング素子１０と、一端が伝送線路７の他端と接続されて、他端がグランドと接続されているスイッチング素子１１とを設け、制御部１３が、スイッチング素子１０，１１の開閉を制御するように構成したので、複数の共振回路を実装することなく、周波数が異なる高周波を発振することができる効果を奏する。したがって、高周波発振器の小型化を図ることができる。
As apparent from the above, according to the first embodiment, the differential high-
実施の形態２．
上記実施の形態１では、２つのスイッチング素子１０，１１を実装し、制御部１３が、スイッチング素子１０，１１の開閉を制御するものを示したが、スイッチング素子１０又はスイッチング素子１１を実装し、制御部１３が、スイッチング素子１０又はスイッチング素子１１の開閉を制御するようにしてもよい。
In the first embodiment, the two switching
図４はこの発明の実施の形態２による高周波発振器を示す構成図であり、図４では、スイッチング素子１０を実装し、制御部１３が、スイッチング素子１０の開閉を制御する例を示している。また、図４の例では、伝送線路７の右端が常に短絡されている。図４において、図１と同一符号は同一または相当部分を示している。
この場合、制御部１３が、スイッチング素子１０をＯＮにすると、伝送線路７の左端が短絡されて、伝送線路７の中点７ａより左側及び右側が共に奇モード結合になるため、高周波出力端子９から偶数次高調波を取り出すことができる。
一方、制御部１３が、スイッチング素子１０をＯＦＦにすると、伝送線路７の左端が開放されて、伝送線路７の中点７ａより左側が偶モード結合になり、伝送線路７の中点７ａより右側が奇モード結合であるため、高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波を取り出すことができる。
4 is a block diagram showing a high-frequency oscillator according to
In this case, when the
On the other hand, when the
図５はこの発明の実施の形態２による他の高周波発振器を示す構成図であり、図５では、スイッチング素子１０を実装し、制御部１３が、スイッチング素子１０の開閉を制御する例を示している。また、図５の例では、伝送線路７の右端が常に開放されている。図５において、図１と同一符号は同一または相当部分を示している。
この場合、制御部１３が、スイッチング素子１０をＯＮにすると、伝送線路７の左端が短絡されて、伝送線路７の中点７ａより左側が奇モード結合になり、伝送線路７の中点７ａより右側が偶モード結合であるため、高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波を取り出すことができる。
一方、制御部１３が、スイッチング素子１０をＯＦＦにすると、伝送線路７の左端が開放されて、伝送線路７の中点７ａより左側及び右側が共に偶モード結合になるため、高周波出力端子９から偶数次高調波を取り出すことができる。
FIG. 5 is a block diagram showing another high-frequency oscillator according to
In this case, when the
On the other hand, when the
この実施の形態２では、スイッチング素子１０を実装し、制御部１３が、スイッチング素子１０の開閉を制御する例を示しているが、スイッチング素子１１を実装し、制御部１３が、スイッチング素子１１の開閉を制御するものであっても、同様の原理で、高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波、あるいは、偶数次高調波を取り出すことができる。
この場合も、伝送線路７の左端は、常に短絡されているものであってもよいし、常に開放されているものであってもよい。
In the second embodiment, the switching
Also in this case, the left end of the
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られるほかに、スイッチング素子の個数を削減することができるとともに、スイッチング素子による損失を削減することができる効果を奏する。 As apparent from the above, according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, the number of switching elements can be reduced, and the loss due to the switching elements can be reduced. There is an effect that can be.
実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、伝送線路４，７を実装している高周波発振器について示したが、この実施の形態３では、伝送線路４，７の代わりに、インダクタを実装している高周波発振器について説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, the high-frequency oscillator in which the
図６はこの発明の実施の形態３による高周波発振器を示す構成図であり、図６において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
スパイラルインダクタ２１，２２はＩＣなどで用いるインダクタであり、伝送線路が渦巻き状に配置されているものである。
スパイラルインダクタ２１は一端が発振素子２のコレクタ端子と接続されて、他端が発振素子３のコレクタ端子と接続されている第１のインダクタである。
スパイラルインダクタ２１の中点２１ａには電源端子５が接続されており、この電源端子５から電源が差動高周波発振部１の発振素子２，３に供給される。
この実施の形態３では、スパイラルインダクタ２１の中点２１ａが、スパイラルインダクタ２１の物理的な中間位置であるものを想定しているが、スパイラルインダクタ２１の中点２１ａが、スパイラルインダクタ２１の物理的な中間位置から多少ずれていても、高周波出力端子９から、概ね所望の周波数の高周波を取り出すことができるため、物理的な中間位置から多少ずれている位置も含まれるものとする。
6 is a block diagram showing a high frequency oscillator according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIG.
The
A
In the third embodiment, it is assumed that the
スパイラルインダクタ２２はスパイラルインダクタ２１と電磁結合し、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａには高周波出力端子９が接続されている。
この実施の形態３では、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａが、スパイラルインダクタ２２の物理的な中間位置であるものを想定しているが、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａが、スパイラルインダクタ２２の物理的な中間位置から多少ずれていても、高周波出力端子９から、概ね所望の周波数の高周波を取り出すことができるため、物理的な中間位置から多少ずれている位置も含まれるものとする。
The
In the third embodiment, it is assumed that the
次に動作について説明する。
図６の高周波発振器は、基本波と奇数次高調波において、発振素子２，３が差動で動作し、偶数次高調波において、発振素子２，３が同位相で動作する。
最初に、高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波を取り出す場合の動作を説明する。
Next, the operation will be described.
In the high-frequency oscillator shown in FIG. 6, the
First, the operation when the fundamental wave and odd harmonics are extracted from the high
高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波を取り出す場合、制御部１３が、スイッチング素子１０をＯＮにして、伝送線路７の一端（図６では、左端）を短絡するとともに、スイッチング素子１１をＯＦＦにして、伝送線路７の他端（図６では、右端）を開放する。
このとき、スパイラルインダクタ２１の中点２１ａがコンデンサ６を介して短絡されているため、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａより左側は奇モード結合となり、中点２２ａより右側は偶モード結合になる。
When taking out the fundamental wave and odd harmonics from the high
At this time, since the
図７は高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波を取り出す場合のスパイラルインダクタ２２におけるモード結合を示す説明図である。
差動高周波発振部１の発振素子２から発振される基本波及び奇数次高調波と、発振素子３から発振される基本波及び奇数次高調波とは逆位相である。
このとき、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａより左側は奇モード結合であるため、発振素子２から発振された基本波及び奇数次高調波の位相が反転する。一方、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａより右側は偶モード結合であるため、発振素子３から発振された基本波及び奇数次高調波の位相は反転しない。
このため、中点２２ａより左側のスパイラルインダクタ２２を通ってきた基本波及び奇数次高調波の位相と、中点２２ａより右側のスパイラルインダクタ２２を通ってきた基本波及び奇数次高調波の位相とが、高周波出力端子９において同位相になる。
したがって、図７（ａ）に示すように、高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波が出力される。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing mode coupling in the
The fundamental wave and odd-order harmonics oscillated from the
At this time, since the left side of the
For this reason, the phase of the fundamental wave and odd-order harmonics that have passed through the
Accordingly, as shown in FIG. 7A, the fundamental wave and the odd harmonics are output from the high
一方、発振素子２から発振される偶数次高調波と、発振素子３から発振される偶数次高調波とは同位相である。
このとき、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａより左側は奇モード結合であるため、発振素子２から発振された偶数次高調波の位相が反転する。一方、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａより右側は偶モード結合であるため、発振素子３から発振された偶数次高調波の位相は反転しない。
このため、中点２２ａより左側のスパイラルインダクタ２２を通ってきた偶数次高調波の位相と、中点２２ａより右側のスパイラルインダクタ２２を通ってきた偶数次高調波の位相とが、高周波出力端子９において逆位相になり、相互に打ち消しあうようになる。
したがって、図７（ｂ）に示すように、高周波出力端子９からは偶数次高調波が出力されない。
On the other hand, the even harmonics oscillated from the
At this time, since the left side of the
For this reason, the phase of the even harmonics that have passed through the
Therefore, as shown in FIG. 7B, even-order harmonics are not output from the high-
ここでは、制御部１３が、スイッチング素子１０をＯＮにして、スパイラルインダクタ２２の左端を短絡するとともに、スイッチング素子１１をＯＦＦにして、スパイラルインダクタ２２の右端を開放するものについて示したが、スパイラルインダクタ２２のいずれか一方の端が短絡で、他方の端が開放であればよく、スイッチング素子１１をＯＮにして、スパイラルインダクタ２２の右端を短絡するとともに、スイッチング素子１０をＯＦＦにして、スパイラルインダクタ２２の左端を開放するようにしても、同様の原理で、高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波を取り出すことができる。
Here, the
次に、高周波出力端子９から偶数次高調波を取り出す場合の動作を説明する。
高周波出力端子９から偶数次高調波を取り出す場合、制御部１３が、スイッチング素子１０をＯＮにして、スパイラルインダクタ２２の左端を短絡するとともに、スイッチング素子１１をＯＮにして、スパイラルインダクタ２２の右端を短絡する。
これにより、スパイラルインダクタ２２の両端が短絡となるため、中点２２ａを高インピーダンスとする定在波が発生する。このとき、スパイラルインダクタ２１の中点２１ａがコンデンサ６を介して短絡されているため、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａより左側及び右側は共に奇モード結合になる。
Next, the operation for extracting even-order harmonics from the high-
When taking out even harmonics from the high-
Thereby, since both ends of the
図８は高周波出力端子９から偶数次高調波を取り出す場合のスパイラルインダクタ２２におけるモード結合を示す説明図である。
発振素子２から発振される偶数次高調波と、発振素子３から発振される偶数次高調波とは同位相である。
このとき、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａより左側は奇モード結合であるため、発振素子２から発振された偶数次高調波の位相が反転する。また、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａより右側についても奇モード結合であるため、発振素子３から発振された偶数次高調波の位相が反転する。
このため、中点２２ａより左側のスパイラルインダクタ２２を通ってきた偶数次高調波の位相と、中点２２ａより右側のスパイラルインダクタ２２を通ってきた偶数次高調波の位相とが、高周波出力端子９において同位相になる。
したがって、図８（ａ）に示すように、高周波出力端子９から偶数次高調波が出力される。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing mode coupling in the
The even harmonics oscillated from the
At this time, since the left side of the
For this reason, the phase of the even harmonics that have passed through the
Therefore, as shown in FIG. 8A, even-order harmonics are output from the high-
一方、差動高周波発振部１の発振素子２から発振される基本波及び奇数次高調波と、発振素子３から発振される基本波及び奇数次高調波とは逆位相である。
このとき、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａより左側は奇モード結合であるため、発振素子２から発振された基本波及び奇数次高調波の位相が反転する。また、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａより右側についても奇モード結合であるため、発振素子３から発振された基本波及び奇数次高調波の位相が反転する。
このため、中点２２ａより左側のスパイラルインダクタ２２を通ってきた基本波及び奇数次高調波の位相と、中点２２ａより右側のスパイラルインダクタ２２を通ってきた基本波及び奇数次高調波の位相とが、高周波出力端子９において逆位相になり、相互に打ち消しあうようになる。
したがって、図８（ｂ）に示すように、高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波が出力されない。
On the other hand, the fundamental wave and odd-order harmonics oscillated from the
At this time, since the left side of the
For this reason, the phase of the fundamental wave and odd-order harmonics that have passed through the
Therefore, as shown in FIG. 8B, the fundamental wave and the odd-order harmonics are not output from the high-
ここでは、制御部１３が、スイッチング素子１０をＯＮにして、スパイラルインダクタ２２の左端を短絡するとともに、スイッチング素子１１をＯＮにして、スパイラルインダクタ２２の右端を短絡するものについて示したが、スパイラルインダクタ２２の両端の終端条件が同じであればよく、スイッチング素子１０をＯＦＦにして、スパイラルインダクタ２２の左端を開放するとともに、スイッチング素子１１をＯＦＦにして、スパイラルインダクタ２２の右端を開放するようにしても、同様の原理で、高周波出力端子９から偶数次高調波を取り出すことができる。
Here, the
これにより、制御部１３が、スイッチング素子１０，１１の開閉を制御することで、高周波出力端子９から周波数が異なる高周波を出力することができる。
このとき、制御部１３が、可変コンデンサ１２の容量値を調整することで、高周波出力端子９から出力される高周波の周波数を連続的に切り換えることができる。
Thereby, the
At this time, the
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、発振素子２，３から構成されている差動高周波発振部１と、一端が発振素子２のコレクタ端子と接続され、他端が発振素子３のコレクタ端子と接続されており、中点２１ａに電源端子５が接続されているスパイラルインダクタ２１と、一端がスパイラルインダクタ２１の中点２１ａ及び電源端子５と接続されて、他端がグランドと接続されているコンデンサ６と、中点２２ａに高周波出力端子９が接続されており、スパイラルインダクタ２１と電磁結合するスパイラルインダクタ２２と、一端がスパイラルインダクタ２２の一端と接続されて、他端がグランドと接続されているスイッチング素子１０と、一端がスパイラルインダクタ２２の他端と接続されて、他端がグランドと接続されているスイッチング素子１１とを設け、制御部１３が、スイッチング素子１０，１１の開閉を制御するように構成したので、複数の共振回路を実装することなく、周波数が異なる高周波を発振することができる効果を奏する。したがって、高周波発振器の小型化を図ることができる。
As is apparent from the above, according to the third embodiment, the differential high-
実施の形態４．
上記実施の形態３では、２つのスイッチング素子１０，１１を実装し、制御部１３が、スイッチング素子１０，１１の開閉を制御するものを示したが、スイッチング素子１０又はスイッチング素子１１を実装し、制御部１３が、スイッチング素子１０又はスイッチング素子１１の開閉を制御するようにしてもよい。
In the third embodiment, the two switching
図９はこの発明の実施の形態４による高周波発振器を示す構成図であり、図９では、スイッチング素子１０を実装し、制御部１３が、スイッチング素子１０の開閉を制御する例を示している。また、図９の例では、スパイラルインダクタ２２の右端が常に短絡されている。図９において、図６と同一符号は同一または相当部分を示している。
この場合、制御部１３が、スイッチング素子１０をＯＮにすると、スパイラルインダクタ２２の左端が短絡されて、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａより左側及び右側が共に奇モード結合になるため、高周波出力端子９から偶数次高調波を取り出すことができる。
一方、制御部１３が、スイッチング素子１０をＯＦＦにすると、スパイラルインダクタ２２の左端が開放されて、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａより左側が偶モード結合になり、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａより右側が奇モード結合であるため、高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波を取り出すことができる。
FIG. 9 is a block diagram showing a high-frequency oscillator according to
In this case, when the
On the other hand, when the
図１０はこの発明の実施の形態４による他の高周波発振器を示す構成図であり、図１０では、スイッチング素子１０を実装し、制御部１３が、スイッチング素子１０の開閉を制御する例を示している。また、図１０の例では、スパイラルインダクタ２２の右端が常に開放されている。図１０において、図６と同一符号は同一または相当部分を示している。
この場合、制御部１３が、スイッチング素子１０をＯＮにすると、スパイラルインダクタ２２の左端が短絡されて、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａより左側が奇モード結合になり、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａより右側が偶モード結合であるため、高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波を取り出すことができる。
一方、制御部１３が、スイッチング素子１０をＯＦＦにすると、スパイラルインダクタ２２の左端が開放されて、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａより左側及び右側が共に偶モード結合になるため、高周波出力端子９から偶数次高調波を取り出すことができる。
10 is a block diagram showing another high-frequency oscillator according to
In this case, when the
On the other hand, when the
この実施の形態４では、スイッチング素子１０を実装し、制御部１３が、スイッチング素子１０の開閉を制御する例を示しているが、スイッチング素子１１を実装し、制御部１３が、スイッチング素子１１の開閉を制御するものであっても、同様の原理で、高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波、あるいは、偶数次高調波を取り出すことができる。
この場合も、スパイラルインダクタ２２の左端は、常に短絡されているものであってもよいし、常に開放されているものであってもよい。
In the fourth embodiment, the switching
Also in this case, the left end of the
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、上記実施の形態３と同様の効果が得られるほかに、スイッチング素子の個数を削減することができるとともに、スイッチング素子による損失を削減することができる効果を奏する。 As is apparent from the above, according to the fourth embodiment, the same effect as in the third embodiment can be obtained, the number of switching elements can be reduced, and the loss due to the switching elements can be reduced. There is an effect that can be.
実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、高周波出力端子９が、伝送線路７の中点７ａまたはスパイラルインダクタ２２の中点２２ａに接続されているものを示したが、伝送線路７の中点７ａと高周波出力端子９の間、あるいは、スパイラルインダクタ２２の中点２２ａと高周波出力端子９の間に、不要帯域の通過を阻止するフィルタが接続されているようにしてもよい。
Although the high
図１１はこの発明の実施の形態５による高周波発振器を示す構成図であり、図１１において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
低域通過フィルタ３１は基本波及び２次高調波については通過させるが、基本波及び２次高調波以外の高調波の通過を阻止するフィルタである。
図１１では、図１の高周波発振器に対して、低域通過フィルタ３１を実装している例を示しているが、図４〜６、図９，１０の高周波発振器に対して、低域通過フィルタ３１を実装するものであってもよい。
11 is a block diagram showing a high-frequency oscillator according to
The low-
FIG. 11 shows an example in which the low-
上記実施の形態１〜４では、制御部１３が、スイッチング素子１０，１１の開閉、あるいは、スイッチング素子１０又はスイッチング素子１１の開閉を制御することで、高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波、あるいは、偶数次高調波を取り出すものについて示したが、３次高調波以上の高調波が不要な場合でも、３次高調波以上の高調波も出力される。
図１１の高周波発振器では、基本波及び２次高調波以外の高調波の通過を阻止する低域通過フィルタ３１を実装しているので、高周波出力端子９からは、基本波又は２次高調波だけが出力されるようになる。
In the first to fourth embodiments, the
In the high-frequency oscillator of FIG. 11, the low-
図１２はこの発明の実施の形態５による他の高周波発振器を示す構成図であり、図１２において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
フィルタ３２は帯域通過型又は帯域阻止型のフィルタであり、３次高調波と４次高調波については通過させるが、基本波、２次高調波、５次高調波以上の高調波の通過を阻止する。
図１２では、図１の高周波発振器に対して、フィルタ３２を実装している例を示しているが、図４〜６、図９，１０の高周波発振器に対して、フィルタ３２を実装するものであってもよい。
12 is a block diagram showing another high-frequency oscillator according to
The
FIG. 12 shows an example in which the
上記実施の形態１〜４では、制御部１３が、スイッチング素子１０，１１の開閉、あるいは、スイッチング素子１０又はスイッチング素子１１の開閉を制御することで、高周波出力端子９から基本波及び奇数次高調波、あるいは、偶数次高調波を取り出すものについて示したが、所望波が３次高調波と４次高調波であっても、基本波、２次高調波、５次高調波以上の高調波も出力される。
図１２の高周波発振器では、基本波、２次高調波、５次高調波以上の高調波の通過を阻止するフィルタ３２を実装しているので、高周波出力端子９からは、３次高調波又は４次高調波が出力されるようになる。
In the first to fourth embodiments, the
In the high-frequency oscillator of FIG. 12, the
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
１ 差動高周波発振部、２ 発振素子（第１の発振素子）、３ 発振素子（第２の発振素子）、４ 伝送線路（第１の伝送線路）、４ａ 伝送線路４の中点、５ 電源端子、６ コンデンサ、７ 伝送線路（第２の伝送線路）、７ａ 伝送線路７の中点、８ 結合線路、９ 高周波出力端子、１０ スイッチング素子（第１のスイッチング素子）、１１ スイッチング素子（第２のスイッチング素子）、１２ 可変コンデンサ、１３ 制御部、２１ スパイラルインダクタ、２１ａ スパイラルインダクタ２１の中点、２２ スパイラルインダクタ、２２ａ スパイラルインダクタ２２の中点、３１ 低域通過フィルタ、３２ フィルタ。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
一端が前記差動高周波発振部における前記第１の発振素子と接続されて、他端が前記差動高周波発振部における前記第２の発振素子と接続されており、中間に電源端子が接続されている第１の伝送線路と、
一端が前記電源端子と接続され、他端がグランドと接続されているコンデンサと、
中間に高周波出力端子が接続されており、前記第１の伝送線路と電磁結合する第２の伝送線路と、
一端が前記第２の伝送線路の一端と接続されて、他端がグランドと接続されている第１のスイッチング素子と、
一端が前記第２の伝送線路の他端と接続されて、他端がグランドと接続されている第２のスイッチング素子と、
前記第１及び第２のスイッチング素子の開閉を制御する制御部と
を備えた高周波発振器。 A first oscillation element that oscillates a fundamental wave, an odd-order harmonic, and an even-order harmonic; a fundamental wave that is oscillated by the first oscillation element; And a second high-frequency oscillator that oscillates an even-order harmonic in the same phase as the even-order harmonic oscillated by the first oscillator,
One end is connected to the first oscillation element in the differential high-frequency oscillation unit, the other end is connected to the second oscillation element in the differential high-frequency oscillation unit, and a power supply terminal is connected in the middle A first transmission line,
A capacitor having one end connected to the power supply terminal and the other end connected to the ground;
A high-frequency output terminal is connected in the middle, and a second transmission line electromagnetically coupled to the first transmission line;
A first switching element having one end connected to one end of the second transmission line and the other end connected to the ground;
A second switching element having one end connected to the other end of the second transmission line and the other end connected to the ground;
A high-frequency oscillator comprising: a control unit that controls opening and closing of the first and second switching elements.
一端が前記差動高周波発振部における前記第１の発振素子と接続されて、他端が前記差動高周波発振部における前記第２の発振素子と接続されており、中間に電源端子が接続されている第１の伝送線路と、
一端が前記電源端子と接続され、他端がグランドと接続されているコンデンサと、
中間に高周波出力端子が接続されており、前記第１の伝送線路と電磁結合する第２の伝送線路と、
一端が前記第２の伝送線路の一端又は他端と接続されて、他端がグランドと接続されているスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の開閉を制御する制御部と
を備えた高周波発振器。 A first oscillation element that oscillates a fundamental wave, an odd-order harmonic, and an even-order harmonic; a fundamental wave that is oscillated by the first oscillation element; And a second high-frequency oscillator that oscillates an even-order harmonic in the same phase as the even-order harmonic oscillated by the first oscillator,
One end is connected to the first oscillation element in the differential high-frequency oscillation unit, the other end is connected to the second oscillation element in the differential high-frequency oscillation unit, and a power supply terminal is connected in the middle A first transmission line,
A capacitor having one end connected to the power supply terminal and the other end connected to the ground;
A high-frequency output terminal is connected in the middle, and a second transmission line electromagnetically coupled to the first transmission line;
A switching element having one end connected to one end or the other end of the second transmission line and the other end connected to the ground;
A high-frequency oscillator comprising: a control unit that controls opening and closing of the switching element.
一端が前記差動高周波発振部における前記第１の発振素子と接続されて、他端が前記差動高周波発振部における前記第２の発振素子と接続されており、中間に電源端子が接続されている第１のインダクタと、
一端が前記電源端子と接続され、他端がグランドと接続されているコンデンサと、
中間に高周波出力端子が接続されており、前記第１のインダクタと電磁結合する第２のインダクタと、
一端が前記第２のインダクタの一端と接続されて、他端がグランドと接続されている第１のスイッチング素子と、
一端が前記第２のインダクタの他端と接続されて、他端がグランドと接続されている第２のスイッチング素子と、
前記第１及び第２のスイッチング素子の開閉を制御する制御部と
を備えた高周波発振器。 A first oscillation element that oscillates a fundamental wave, an odd-order harmonic, and an even-order harmonic; a fundamental wave that is oscillated by the first oscillation element; And a second high-frequency oscillator that oscillates an even-order harmonic in the same phase as the even-order harmonic oscillated by the first oscillator,
One end is connected to the first oscillation element in the differential high-frequency oscillation unit, the other end is connected to the second oscillation element in the differential high-frequency oscillation unit, and a power supply terminal is connected in the middle A first inductor,
A capacitor having one end connected to the power supply terminal and the other end connected to the ground;
A high frequency output terminal is connected in the middle, and a second inductor electromagnetically coupled to the first inductor;
A first switching element having one end connected to one end of the second inductor and the other end connected to the ground;
A second switching element having one end connected to the other end of the second inductor and the other end connected to the ground;
A high-frequency oscillator comprising: a control unit that controls opening and closing of the first and second switching elements.
一端が前記差動高周波発振部における前記第１の発振素子と接続されて、他端が前記差動高周波発振部における前記第２の発振素子と接続されており、中間に電源端子が接続されている第１のインダクタと、
一端が前記電源端子と接続され、他端がグランドと接続されているコンデンサと、
中間に高周波出力端子が接続されており、前記第１のインダクタと電磁結合する第２のインダクタと、
一端が前記第２のインダクタの一端又は他端と接続されて、他端がグランドと接続されているスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の開閉を制御する制御部と
を備えた高周波発振器。 A first oscillation element that oscillates a fundamental wave, an odd-order harmonic, and an even-order harmonic; a fundamental wave that is oscillated by the first oscillation element; And a second high-frequency oscillator that oscillates an even-order harmonic in the same phase as the even-order harmonic oscillated by the first oscillator,
One end is connected to the first oscillation element in the differential high-frequency oscillation unit, the other end is connected to the second oscillation element in the differential high-frequency oscillation unit, and a power supply terminal is connected in the middle A first inductor,
A capacitor having one end connected to the power supply terminal and the other end connected to the ground;
A high frequency output terminal is connected in the middle, and a second inductor electromagnetically coupled to the first inductor;
A switching element having one end connected to one end or the other end of the second inductor and the other end connected to the ground;
A high-frequency oscillator comprising: a control unit that controls opening and closing of the switching element.
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