JPH01200804A - Voltage controlled type oscillator - Google Patents

Voltage controlled type oscillator

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JPH01200804A
JPH01200804A JP2398788A JP2398788A JPH01200804A JP H01200804 A JPH01200804 A JP H01200804A JP 2398788 A JP2398788 A JP 2398788A JP 2398788 A JP2398788 A JP 2398788A JP H01200804 A JPH01200804 A JP H01200804A
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JP
Japan
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resonator
output
input
feedback loop
variable
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JP2398788A
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Nobuaki Imai
今井 伸明
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To compensate the lowering of the Q value of a resonator due to the influence of the series resistance of a variable capacity element and to cause a phase noise characteristic to be satisfactory by providing a feedback loop composed of an amplifier and input side and output side coupling lines to the resonator coupled to an active element. CONSTITUTION:To the resonator composed of a resonator 7 to have an active element 1 and a resonance frequency variable means 6, the feedback loop composed of input side and output side coupling lines 8 and 13, input side and output side branching circuits 9 and 12, an amplifier 10 and a variable phase shifter 11 is provided. A variable phase shifter control signal generating means 14 controls a phase between the input and output of the feedback loop so as to make it in-phase by impressing a control signal to the variable phase shifter 11. An active filter to be used for an oscillator is composed of a main line 20, an input terminal 21, an output terminal 22, an inductive resonator 23, strip lines 24 and 25 and an amplifier 27. By the feedback loop composed of the amplifiers 10 and 27 and the line 25, the signal of the resonance frequency components of the resonator 7 is amplified and fed back. At such a time, a line length is selected so as to cause the lengths of the input and output coupling lines to be in-phase between the input and output.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低雑音でかつ周波数可変幅が広くとれる電圧
制御発振器に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a voltage controlled oscillator that has low noise and can have a wide frequency variable range.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第6図に従来の電圧制御形発振器の構成の例を示す。 FIG. 6 shows an example of the configuration of a conventional voltage controlled oscillator.

図において、(a)は共振器として誘電体共振器を用い
た場合の構成の例を示しており、(b)はストリップ線
路およびその先端に装荷したバラクタによって構成され
るインダクタおよび集中定数素子のキャパシタによる直
列共振回路を用いた場合の構成の例を示している。
In the figure, (a) shows an example of the configuration when a dielectric resonator is used as the resonator, and (b) shows an inductor and lumped element composed of a strip line and a varactor loaded at its tip. An example of a configuration using a series resonant circuit using a capacitor is shown.

図中、51は能動素子であるFET、52はス) リッ
プ線路で構成される分布定数線路、53は可変容量素子
としてのバラクタ、54は終端抵抗、55は誘電体共振
器、56は出力端子、57はキャパシタを表わしている
In the figure, 51 is an FET which is an active element, 52 is a distributed constant line composed of a slip line, 53 is a varactor as a variable capacitance element, 54 is a terminating resistor, 55 is a dielectric resonator, and 56 is an output terminal. , 57 represent capacitors.

図中、a−a′面からFETl1tllをみたインピー
ダンスをZo、共振器側をみた負荷側のインピーダンス
をZLとすると、 発振条件は Z L +Z o = 0   ・・・・・・・・・・
・・ (1)となる。
In the figure, if the impedance when looking at the FETl1tll from the a-a' plane is Zo, and the impedance on the load side when looking at the resonator side is ZL, then the oscillation condition is Z L +Z o = 0...
...(1).

いま、Z L = RL + J X L t Z o
 =  Ro + j X 。
Now, Z L = RL + J X L t Z o
= Ro + jX.

とすると、 (1)式は RL=RD      ・・・・・・・・・・・・ (
2)X L = −X o     ・・・・・・・・
・・・・ (3)と表わされる。
Then, the formula (1) is RL=RD (
2) X L = −X o ・・・・・・・・・
... It is expressed as (3).

発振周波数の制御は、バラクタによって構成される可変
容量53のバイアスを変化させることにより行なう。
The oscillation frequency is controlled by changing the bias of the variable capacitor 53 constituted by a varactor.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述したような、従来の電圧制御形発振器の場合には、
共振器にバラクタを密結合させろと、バラクタのもつ抵
抗成分により共振器系のQが劣化し、位相雑音特性が悪
くなるという欠点があった。
In the case of the conventional voltage controlled oscillator as mentioned above,
When a varactor is closely coupled to a resonator, the resistance component of the varactor deteriorates the Q of the resonator system, resulting in poor phase noise characteristics.

本発明は、可変容量素子の直列抵抗の影響による共振器
系のQ値の低下を外部的に補償し、位相2I音特性の良
好な電圧制御形発振器を提供することを目的としている
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a voltage-controlled oscillator with good phase 2I sound characteristics by externally compensating for a decrease in the Q value of a resonator system due to the effect of the series resistance of a variable capacitance element.

(0題を解決するための手段〕 本発明によれば、上述の目的は前記特許請求の範囲に記
載した手段により達成される。
(Means for Solving Problem 0) According to the present invention, the above-mentioned object is achieved by the means described in the claims.

第1図は本発明の原理的vI戊を示す図であって、(a
)は特許請求の範囲に記載の請求項1に対応する構成を
示しており、1は能動素子、2は共振器、3は入力側結
合線路、4は増幅器、5は出力側結合線路を表わしてい
る。
FIG. 1 is a diagram showing the principle of the present invention, (a
) indicates a configuration corresponding to claim 1 described in the claims, 1 is an active element, 2 is a resonator, 3 is an input side coupling line, 4 is an amplifier, and 5 is an output side coupling line. ing.

また、第1図(b)は特許請求の範囲に記載した請求項
2に対応するvl成を示す図であって、1は能動素子、
6は共振周波数可変手段、7は共振器、8は入力側結合
線路、9は入力側分岐回路、10は増幅器、11は可変
移相器、12は出力側分岐回路、13は出力側結合線路
を表わしている。
Further, FIG. 1(b) is a diagram showing a vl configuration corresponding to claim 2 described in the claims, in which 1 is an active element,
6 is a resonant frequency variable means, 7 is a resonator, 8 is an input side coupling line, 9 is an input side branch circuit, 10 is an amplifier, 11 is a variable phase shifter, 12 is an output side branch circuit, 13 is an output side coupling line It represents.

〔作  用〕[For production]

本発明は第1図に示したように発振器の共振器系に、そ
の共振周波数成分の信号を取り出す線路を結合させ、該
信号を増幅した後、再び共振器に結合させ、同位相で帰
還(正帰還)をかけることにより等価的に共振器のQ値
を上げることにより、発振器の低雑音化を図ることを特
徴とするもので、特に請求項2の発明においては、例え
ば共振器に結合させた入出力の結合線路を各々同相およ
び90度の分岐回路により分岐し、各々の分岐信号を乗
算し、低域通過フィルタを通した後、該信号により帰還
ループに挿入した可変移相器を制御することにより、共
振器系に、例えば、バラクタを用いて周波数を可変(電
圧制御発振器)とした場合においても、常に、同位相で
、帰還がかかるようにしたものである。
As shown in Fig. 1, the present invention connects the resonator system of an oscillator with a line that takes out the signal of the resonant frequency component, amplifies the signal, and then couples it back to the resonator and returns it in the same phase ( It is characterized by reducing the noise of the oscillator by increasing the Q value of the resonator equivalently by applying positive feedback. In particular, in the invention of claim 2, for example, The input/output coupled lines are branched by in-phase and 90-degree branch circuits, each branch signal is multiplied, and after passing through a low-pass filter, the signal controls the variable phase shifter inserted in the feedback loop. By doing so, even if the frequency is made variable (voltage controlled oscillator) using a varactor in the resonator system, for example, feedback is always applied in the same phase.

〔実施例〕〔Example〕

tjS2図は、本発明の発振器に用いるアクティブフィ
ルタで構成される共振器の構成の例を示したもので、2
0はストリップ線路で構成される主線路であって、21
は主線路すなわち共振器の入力端子、22は出力端子を
表わしている。
The tjS2 diagram shows an example of the configuration of a resonator composed of an active filter used in the oscillator of the present invention.
0 is the main line consisting of a strip line, and 21
2 represents the main line, that is, the input terminal of the resonator, and 22 represents the output terminal.

また、23は誘電体共振′器、24および25は共振器
と結合させたストリップ線路、27増幅器を表わしてお
り、10.27.25によって帰還ループを構成してい
る。この帰還ループにより、共振器の共振周波数成分の
信号が増幅されて帰還される。その時、入出力結合線路
の長さが入出力間で同位相となるように線路長を選んで
おけば、共振器の損失が、この外部帰還回路で補償され
、見かけ上のQ値が上がる (文献H,MaLsumu
ra  and Y、Konishi 、  ” An
active microwave filter w
ith dielectricresonator  
″  IEEE  MTT−81979参照)。
Further, 23 represents a dielectric resonator, 24 and 25 represent a strip line coupled to the resonator, 27 represents an amplifier, and 10, 27, and 25 constitute a feedback loop. This feedback loop amplifies and feeds back the signal of the resonant frequency component of the resonator. At that time, if the length of the input/output coupling line is selected so that the input and output are in the same phase, the loss of the resonator will be compensated by this external feedback circuit, and the apparent Q value will increase ( Reference H, MaLsumu
ra and Y, Konishi,” An
active microwave filter w
ith dielectricresonator
” (see IEEE MTT-81979).

また、第3図も同様の原理によるアクティブフィルタの
構成の例を示したものであるが、この場合は、共振器を
集中定数のインダクタ28およびキャパシタ29による
直列共振回路によって構成している (文献、画用、日
中、服部他、′  バイボーラトランノスタを用いた4
00 M Hz帯7クテイプ帯域除去フィルタ ”昭和
62年度電子情報通信学会半導体・材料部門全国大会 
219 参照)。
Further, FIG. 3 also shows an example of the configuration of an active filter based on the same principle, but in this case, the resonator is configured by a series resonant circuit consisting of a lumped constant inductor 28 and a capacitor 29. , for painting, during the day, by Hattori et al., 4 using bibolar transnosta
00 MHz Band 7-Tape Band Removal Filter "1986 Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Semiconductor/Materials Division National Conference
219).

第4図は、この形式のアクティブフィルタの特性を示し
たもので、前述の帰還ループを付けた場合には、帯域除
去フィルタとしてのフィルタ特性が急峻になり、共振器
の等価的なQ値が上がることが分かる。
Figure 4 shows the characteristics of this type of active filter. When the feedback loop mentioned above is added, the filter characteristics as a band-rejection filter become steep, and the equivalent Q value of the resonator increases. I know it's going up.

第5図は本発明の一実施例の構成を示す図であって、上
記各形式のアクティブフィルタを共振器として用いた場
合の電圧制御形発振器の構成の例を示したものである。
FIG. 5 is a diagram showing the structure of an embodiment of the present invention, and shows an example of the structure of a voltage-controlled oscillator when each of the above types of active filters is used as a resonator.

同図において、(a)は共振器(帰還ループを付けない
状態での共振器)として誘電体共振器を用いた場合を示
しており、(b)はストリップ線路およびその先端に装
荷したバラクタ38によって構成される直列共振回路を
用いた場合を、(c)は集中定数素子のインダクタおよ
びバラクタ38による直列共振回路を用いた場合の構成
を示したものである。
In the figure, (a) shows a case where a dielectric resonator is used as a resonator (a resonator without a feedback loop), and (b) shows a strip line and a varactor 38 loaded at its tip. (c) shows a configuration in which a series resonant circuit including a lumped element inductor and a varactor 38 is used.

各例とも、各々の能動素子であるFET37に接aされ
た共振器に結合させたストリップ線路30.31および
増幅器27、可変移相器36によって構成される帰還ル
ープによって、共振器に正帰還をかけ、共振器のQ値を
上げている。
In each example, positive feedback is provided to the resonator by a feedback loop formed by a strip line 30, 31 connected to the resonator connected to each active element FET 37, an amplifier 27, and a variable phase shifter 36. This increases the Q value of the resonator.

そして、共振器と結合させたストリップ線路30.31
に各々90度の分岐回路32および同相の分岐回路33
を設け、その各々の分岐出力を乗算器34によって乗算
し、その出力を低域通過フィルタ35を通した後の信号
によって、可変移相器36を制御する構成としている。
And the strip line 30.31 coupled with the resonator
90 degree branch circuits 32 and in-phase branch circuits 33, respectively.
are provided, each branch output is multiplied by a multiplier 34, and the variable phase shifter 36 is controlled by a signal obtained by passing the output through a low-pass filter 35.

本構成により、共振器とストリップ線路30.31の結
合点と分岐回路32あるいは33*での長さを等しくし
、可変移相器36と増幅器27を含む分岐回路32の出
力から分岐回路33の入力までの経路の入出力量の位相
差θが動作周波数帯で一90°〈θ〈90°になるよう
に、経路長を選んでおけば、共振器の共振周波数を可変
とした場合においても、すべての周波数において、共振
器に正帰還がかがりQ値を上げることができる。
With this configuration, the lengths at the connection point of the resonator and the strip line 30, 31 and the branch circuit 32 or 33* are made equal, and the output of the branch circuit 32 including the variable phase shifter 36 and the amplifier 27 is connected to the branch circuit 33. If the path length is selected so that the phase difference θ between the input and output quantities on the path to the input is -90°<θ<90° in the operating frequency band, even when the resonant frequency of the resonator is made variable, At all frequencies, positive feedback is applied to the resonator and the Q value can be increased.

従って、周波数が可変な低雑音化電圧制御形発振器を構
成することができる。
Therefore, a low noise voltage controlled oscillator with variable frequency can be constructed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明による発振器は、すべての
周波数範囲において、共振器系の等価的なQ値を高(す
ることができるから、位相雑音特性の良好な電圧制御形
発振器を容易に実現し得る利点がある。
As explained above, since the oscillator according to the present invention can have a high equivalent Q value of the resonator system in all frequency ranges, it is possible to easily realize a voltage-controlled oscillator with good phase noise characteristics. There are possible advantages.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の原理的構成を示す図、第2図は7ク
テイプフイルタで構成される共振器の構成の例を示す図
、第3図はアクティブフィルタで構成される共振器の構
成の他の例を示す図、第4図はアクティブフィルタの特
性の例を示す図、第5図は本発明の一実施例の構成を示
す図、第6図は従来の電圧制御形発振器の構成の例を示
す図である。 1 ・・・・・・能動素子、  2.7 ・・・・・・
共振器、3.8 ・・・・・・入力側結合線路、   
  4 。 10.27  ・・・・・・増幅器、    5.13
・・・・・・出力側結合線路、    6 ・・・・・
・共振周波数可変手段、    9 ・・・・・・入力
側分岐回路、11.27.36  ・・・・・・可変移
相器、12 ・・・・・・出力側分岐回路、  14 
・・・・・・可変移相器制御信号生成手段、   20
  、24  。 25.30 .31  ・・・・・・ ストリップ線路
、21 ・・・・・・入力端子、  22 ・・・・・
・出力端子、23 ・・・・・・誘電体共振器、   
 28 ・・・・・・ インダクタ、     29 
・・・・・・ キャパシタ、32 ・・・・・・ 90
度分岐回路、     33 ・・・・・・同相分岐回
路、    34 ・・・・・・乗算器、35 ・・・
・・・低域通過フィルタ、    37 ・・・−FE
T、    38 ・・・・・・バラクタ代理人 弁理
士  本  間     崇(a) <b) 木登絡め原理的構成を示す図 俸 / 図 アクティブフAルグで構成される共檄巷の構成の例剖示
す図等 2 図 n アクテ4ブフわレフで構成されろ共振恩博横戒め穂め秒
1な示す目量 3 図 アクティブフイλレタのM性の例座元寸図卒 4 目 σσ 水亮朗の炙施枦)の構成1赤寸図 悴5図(ゼのI) (C) 水洗萌の実施例の才痺戒填示す図 第5図はの2)
Fig. 1 is a diagram showing the basic configuration of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a resonator composed of seven tape filters, and Fig. 3 is a diagram showing the configuration of a resonator composed of an active filter. 4 is a diagram showing an example of the characteristics of an active filter, FIG. 5 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a conventional voltage controlled oscillator. It is a figure which shows an example. 1...active element, 2.7...
Resonator, 3.8... Input side coupling line,
4. 10.27 ......Amplifier, 5.13
・・・・・・Output side coupling line, 6 ・・・・・・
・Resonant frequency variable means, 9...Input side branch circuit, 11.27.36...Variable phase shifter, 12...Output side branch circuit, 14
......Variable phase shifter control signal generation means, 20
, 24. 25.30. 31... Strip line, 21... Input terminal, 22...
・Output terminal, 23...Dielectric resonator,
28...Inductor, 29
・・・・・・ Capacitor, 32 ・・・・・・ 90
degree branch circuit, 33... common mode branch circuit, 34... multiplier, 35...
...Low pass filter, 37 ...-FE
T, 38 ... Varacta agent Patent attorney Takashi Honma (a) <b) An example of the configuration of Kyodoro which is composed of diagrams/diagrams showing the fundamental configuration of tree entanglement A. Anatomy diagrams, etc. 2 Diagram n Consisting of acte 4 bufuwa ref Resonance benefit horizontal admonition ear second 1 scale scale 3 Diagram active fi λ letter's M nature example Seat scale diagram graduation 4 eyes σσ Mizuryo (C) Figure 5 shows the example of Mizuarai Moe's example of senpai reprimand (Figure 5 is No. 2)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、能動素子(1)と、該能動素子(1)に結合する共
振器(2)で構成される発振器であって、該共振器(2
)に結合していて共振周波数成分を取り出す入力側結合
線路(3)と、該共振周波数成分を増幅する増幅器(4
)と、出力側結合線路(5)とからなる帰還ループを具
備することを特徴とする電圧制御形発振器。 2、能動素子(1)と、該能動素子(1)に結合してお
り共振周波数可変手段(6)を擁する共振器(7)とか
らなる発振器であって、該共振器(7)に結合していて
共振周波数成分を取り出す入力側結合線路(8)と、入
力側分岐回路(9)と、増幅器(10)と、可変移相器
(11)と、出力側分岐回路(12)と、前記共振器(
7)に結合している出力側結合線路(13)とからなる
帰還ループを具備するとともに、前記入力側分岐回路(
9)の分岐出力と出力側分岐回路(12)の分岐出力と
の位相差を検出して、前記可変移相器(11)を制御す
る信号を生成する手段(14)を備え、該信号を可変移
相器(11)に印加することにより前記帰還ループの入
出力間の位相が同相となるごとく制御することを特徴と
する電圧制御形発振器。
[Claims] 1. An oscillator comprising an active element (1) and a resonator (2) coupled to the active element (1), the resonator (2) being coupled to the active element (1).
) for extracting the resonant frequency component, and an amplifier (4) for amplifying the resonant frequency component.
) and a feedback loop consisting of an output side coupling line (5). 2. An oscillator comprising an active element (1) and a resonator (7) coupled to the active element (1) and having a resonant frequency variable means (6), the oscillator being coupled to the resonator (7). an input side coupling line (8) for extracting the resonant frequency component, an input side branch circuit (9), an amplifier (10), a variable phase shifter (11), an output side branch circuit (12), The resonator (
7), and a feedback loop consisting of an output side coupling line (13) coupled to the input side branch circuit (13).
9) and means (14) for detecting the phase difference between the branch output of the output side branch circuit (12) and generating a signal for controlling the variable phase shifter (11); A voltage controlled oscillator characterized in that the input and output phases of the feedback loop are controlled to be in phase by applying voltage to a variable phase shifter (11).
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WO2019208675A1 (en) * 2018-04-27 2019-10-31 パナソニックIpマネジメント株式会社 Oscillation device, and oscillation frequency adjusting method

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