JPH0199304A - マイクロ波可変発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は衛星放送、衛星通信分野におけるマイクロ波送
受信装置におけるマイクロ波可変発振装置に関するもの
である。

従来の技術 従来のマイクロ波周波数可変発振器を第６図に示す。同
図で１はＦＩＴで２，３はＦＫＴｌのゲート、ドレイン
に接続されるマイクロストリップ線路、４はＤＣカット
用コンデンサ、５はマイクロストリップ線路２と共振す
る電圧可変容量コンデンサ、６，７は高周波チョークで
十Ｂは電源で、■Ｔは電圧可変容量コンデンサ５に加え
る周波数同調電圧である。第６図の発振器では発振周波
数全同調電圧Ｖ、で可変する電圧制御発振器（ＶＣＯ）
を構成している。第７図に他の従来例のマイクロ波安定
化発振器を示す。第７図（ＩＬ）で８はＦＥＴ。

９．１０．１１はＦＩＴのゲート、ドレイン、ソース端
子に接続されるマイクロストリップ線路、１２は高周波
チョーク、１３は６ｏΩ終端抵抗、１４は誘電体共振器
、十Ｂは電源電圧である。この発振器は誘電体共振器１
４とマイクロストリップ線路９を結合させ、ＦＥＴの負
性抵抗により発振する。第７図（ｂ）に発振ケース１６
に装着した発振器を示す。同図で１６はマイクロストリ
ップ線路基板、１７は発振周波数調整用金属ポストを示
し、第７図（０）は第７図（ｂ）の断面図を示す。（ｂ
）　、　（Ｃ）で（ＩＬ）と同一番号は同一物を示す。

発明が解決しようとする問題点 従来の技術において、第６図の電圧制御発振器では周波
数を広く可変（１０ＧＨｚ帯で１ＧＨｚ以上）出来るが
、電圧可変容量コンデンサのＱがマイクロ波帯において
小さいため、発振スペクトラムの位相雑音が非常に大き
くかつ、温度に対する周波数安定性が非常に悪いという
欠点がある。また、第７図に示すようなマイクロ波誘電
体共振器を用いた安定化発振器は、誘電体共振器のＱが
高いため（例えば無負荷Ｑ＝１００００以上）発振スペ
クトラムは改善され、周波数の温度安定性はよいが、あ
くまでも固定周波数発振器で電圧等の電気的に周波数を
可変出来ないという欠点をもっている。

本発明はかかる点に鑑み、発振周波数の可変範囲を広く
電気的に行なえ、かつ、温度に対しても安定で、発振ス
ペクトラムの位相雑音も劣化しないマイクロ波周波数可
変発振装置を提供することを目的とする。

問題点全解決するための手段 本発明は、マイクロ波誘電体共振器の発振器の誘電体共
振器近傍に金属片を配し、この金属片を、電気的に可動
させて誘電体共振器と金属ポストとの間隔を変化させる
マイクロ波周波数可変発振装置である。

作用 誘電体共振器は円筒形の形状を考えると円周面では等価
的に磁気的壁があるとみなすことができ、−万円筒の長
さ方向へは磁気的に開放であるので、誘電体共振器の長
さ方向へ外部から金属板のような磁気壁を近づけると等
価的に共振周波数は高くなる。したがって、誘電体共振
器を用いたマイクロ波発振器では周波数の微調に発振器
のケースに金属ビスを取シつけ、この金属ビスと誘電体
共振器の距離を調整することにより発振周波数を調整し
ている。この場合の目的はあくまで固定周波数の安定化
が目的である０ 本発明では、マイクロ波発振器の上に小形電気モータ、
超音波モータ等を取シ付け、この小形電気モータにより
金属棒をマイクロ波発振器の中に出し入れし、マイクロ
波発振器内の誘電体共振器と金属棒間の距離を電気信号
の変化に対応して可変させることにより発振周波数を変
化させ、等価的にマイクロ波電圧制御発振器を得ること
が出来るものである。

実施例 本発明の実施例を第１図に示す。第１図（ａ）で１はＦ
ＩＴ、９，１０．１１はＦＥＴ１のゲート。

ドレイン、ソースに接続されるマイクロストリップ線路
で、１２は高周波チョーク、１３は線路終端抵抗、１４
は誘電体共振器で共振周波数が電気１的に可変する。十
Ｂは電源電圧、亀は発振出力端子である。同図（ｂ）に
誘電体共振器の共振周波数を電気的に変化させる構成を
示す。同図（ｂ）で１５は発振器の金属ケース、１６は
マイクロ波発振器を構成しているマイクロストリップ基
板、１８は誘電体共振器１４の上に設けた金属棒でこの
金属棒１８はモータ１９の中心軸と一体化されておシ、
モータ１９の回転に応じて上下に移動する。モータ１９
は超音波モータである。またとのモータ１９は周波数可
変電圧２ｏで制御される０この場合の周波数可変電圧と
発振周波数の変化の関係を第１図（Ｃ）に示す。すなわ
ち、電圧により発振周波数は大きく可変（１１ＧＨｚ±
ｏ、ｓ　ＧＨｚ　）することが出来、マイクロ波ＶＣＯ
（電圧制御発振器）を構成出来、かつ誘電体共振器を用
いているので温度的に安定で、発振スペクトラムも劣化
することがない。

ちなみに、ここではモータ１９には超音波モータを用い
たが、小型のモータであれば他の種のモータであっても
よいことは言うまでもない。

第２図に第２の実施例を示す。同図で第１図と同一符号
は同一物を示し、２１は誘電体共振器に電磁界的に結合
するマイクロストリップ線路、２２．２３はマイクロス
トリップ線路に直列に接続される直流阻止用コンデンサ
および電圧可変容量ダイオードである。この電圧可変容
量ダイオードは誘電体共振器と結合し、同調電圧Ｖ？に
より発振周波数を可変するものである。この場合の可変
範囲は金属棒１８での可変範囲に比べてわずか（約１０
数ＭＨｚ　）であるが、微調が正確に行なえる。すなわ
ち、金属棒１８と電圧可変容量ダイオード２３の両方を
動作させることにより、大きな範囲の粗調と小さな範囲
の微調の両方を行なうことが出来、広い発振周波数範囲
に渡シ正確な周波数を得ることが出来る。この様子を第
３図に示す。

すなわち１ＧＨｚ帯の広い範囲は金属棒１８で可変し、
設定周波数の近傍では電圧可変容量ダイオード２３で調
整する。

第４図、第６図には第２図の電圧制御発振器（ＶＣＯ）
を周波数シンセサイザに応用した実施例を示す。

第４図で３４は第２図の電圧制御発振器（ＶＣＯ）相検
波器で水晶発振器等で構成”される基準発振器２７の分
周信号と、ＶＣＯｓ４の分局信号を位相検波する。２８
はオペレーションアンプ（直流増幅器）で、この直流電
圧出力の１つは電圧制御回路２９で周波数ロックがなさ
れるとチャンネル選局３ｏによジスタートした掃引電圧
３１をストップして固定し、ｖＣ０３４の金属棒による
周波数可変端子すに接続して周波数の粗調を行ない、Ｖ
ＣＯ３４の周波数制御を電圧可変容量ダイオード端子Ｃ
ヘオペレーション増幅器２８からの制御電圧を加える。

３２の電圧制御は周波数の粗調がなされたことを２９の
電圧制御信号より制御されておシ、粗調が完了していな
い間は一定電圧（オペレーション増幅器出力の直流セン
ター電圧）が端子Ｃに加えられるようになっている。以
上の構成では、チャンネル選局３０のチャンネル選局信
号によ）、−の分局比が決定され、ｖＣ０３４゜位相検
波器２６．オペレージ町ン増幅器２８等で構成されるフ
ェイズロックループが働き、広範囲のマイクロ波帯で安
定で周波数精度が高く９位相雑音特性のよいマイクロ波
周波数シンセサイザ発振器を得ることが出来る。

第５図はマイクロ波周波数シンセサイザの他の実施例で
ある。同図で第４図と同一符号は同一物を示しておシ、
チャンネル選局３ｏよりのチャンネル選局信号によりあ
らかじめ各チャンネル毎に記憶されている同調電圧３３
をＶ　Ｃｉ　Ｏ３４，の粗調用の周波数可変端子すに加
え、位相検波器２５の出力をオペレーション増幅器２８
で増幅してｖＣ０３４の電圧可変容量ダイオード端子Ｃ
に加えることにより第４図と同様に広範囲で安定な周波
数シンセサイザを得ることが出来る。

発明の効果 以上述べたように本発明では、マイクロ波発振器に、誘
電体共振器を用いた発振器で周波数可変用金属棒を小型
モータで移動させることにより、−■　発振スペクトラ
ムの位相雑音が良くてかつ広範囲に周波数を可変出来る
電圧制御型マイクロ波発振器を得ることが出来る。

■　発振器としてＱの高い誘電体共振器を用いているの
で発振器そのものは非常に安定である。

■　誘電体共振器−に電圧可変容量ダイオードを結合さ
せて周波数制御を行ない、上述の金属棒の電圧駆動での
周波数制御と両用すれば非常に広範囲の周波数可変と精
度良い周波数設定が出来る。これは特にディジタル衛星
通信用送受信装置の周波数シンセサイザ用のマイクロ波
電圧制御発振器として非常に有効である。

■　従来のマイクロ波帯周波数シンセサイザでは発振ス
ペクトラムの位相雑音の良いものを得るため、低いＵＨ
Ｆ帯での位相雑音の良いｖＣＯで、まずＵＨＦ帯の周波
数シンセサイザを構成し、このＵＨＦ帯出力をでい倍す
ることによりＳＨＦ帯の周波数シンセサイザを得ている
。この場合、てい倍器、電力増幅器等が余分に必要とな
シ回路構成は複雑で大規模になるとともに、てい倍によ
るスプリアスの増加や消費電力の増加など不都合な点が
多いが、本発明の周波数シンセサイザを用いれば、回路
が少なく小形で、スプリアスがなく消費電力も少りく済
む等の大きな効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるマイクロ波可変発振
装置、第２図は本発明の他の実施例におけるマイクロ波
可変発振装置、第３図は第２図を説明するための発振周
波数可変スペクトラム図、第４．第５図は本発明の応用
実施例図、第６図。 第７図は従来例図、第３図は第Δ図、第７図の発振スペ
クトラム図を示す。 １・−・・ＦＩＣＴ、　　１０　、１１　、１２　、２
１・・・−ｆｆイクロストリップ線路、１４・・・・・
・誘電体共振器、１３・・・・・・終端抵抗、１８・・
・・・・金属棒、１９・・・・・・小型モータ、２０・
・・・・・周波数制御電圧、２２・・・・・・コンデン
サ、２３・・・・・・電圧可変容量ダイオード、３４・
・・・・・ｖＣＯ１２４，２６・・・・・・分周器、２
５・・・・・・位相検波器、２７・・・・・・基準発振
器、２８・・・・・・オペアンプ、２９．３２・・・・
・・電圧制御回路、３ｏ・・・・・・チャンネル選局、
３１・・・・・・掃引電圧発生器、３３・・・・・・同
調電圧発生器。 ｍ１図 第２図 第４図 ａ 第５図 第７図 （α）（ｂ） ＋Ｒ 第６図　　　　第８図 Ｍ１４Ｚ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）マイクロ波発振半導体素子と誘電体共振器により
   マイクロ波発振信号を得るとともに、前記誘電体共振器
   近傍に発振周波数可変用金属片を備え、前記金属片を電
   圧制御により可動させることを特徴とするマイクロ波可
   変発振装置。
2. （２）誘電体共振器にストリップ線路を結合させ、前記
   ストリップ線路に電圧可変容量素子を結合させたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のマイクロ波可変
   発振装置。
3. （３）金属片で周波数の粗調整を行ない、電圧可変容量
   素子で微調整を行なうことを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載のマイクロ波可変発振装置。
4. （４）電圧制御発振器、分周器、位相検波器、基準発振
   器、制御電圧増幅器で周波数シンセサイザ回路を構成し
   、チャンネル選局信号により、電圧制御発振器の周波数
   可変用金属片を可動させるとともに、設定周波数近傍で
   前記金属片を前記制御電圧増幅器よりの制御信号で静止
   させた後、電圧可変容量素子により周波数制御を行なう
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のマイクロ
   波可変発振装置。
5. （５）電圧制御発振器と分周器、位相検波器、基準発振
   器、制御電圧増幅器で周波数シンセサイザ回路を構成し
   、チャンネル同調電圧メモリを備え、チャンネル選局信
   号より、前記チャンネル同調電圧メモリよりチャンネル
   同調電圧を選択し、前記チャンネル同調電圧により金属
   片を、同調位置に可動させた後、電圧可変容量素子によ
   り周波数制御を行なうことを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載のマイクロ波可変発振装置。
6. （６）発振周波数可変用金属片の可動に超音波モータを
   用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載のマイクロ波可変発振装置。