JPH0469443B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、テレビジヨンチユーナ、SHFダウ
ンコンバータ等に使用されるヘテロダイン方式に
よる広帯域の局部発振装置に関するものである。 従来例の構成とその問題点 分布定数回路における線路インピーダンスZin
は、特性インピーダンスをZ_O、線路の終端インピ
ーダンスをZ_R、線路長をｌとすれば、 Zin＝Z_OZ_R＋jZ_O・tanβl／Z_O＋jZ_R・taｎβl…
… 但し、β＝2π／λ（λ：波長） …… 上記第１式においてZ_R＝０としたとき、 Zin＝jZ_O tanβl …… となり、これをZ_Oで規格化した特性は第４図のよ
うに０からλ/5の間で誘導性、λ/4からλ/2の間で
容量性というような変化をする。この線路の０か
らλ/4の間を利用し、これに容量を与えて共振回
路を構成することができる。従来ではこの共振回
路を増幅器に接続して反射型の発振器が構成され
ている。 第５図はその一例を示すもので、Ａは共振体
部、Ｂは増幅器である。L₁は共振線路、C₁，C₂，
C₃は結合用の大容量である。共振回路は、共振
線路L₁と、バラクタダイオードD₁の容量C_VD及び
回路の浮遊容量C_fの総合容量とで構成される。こ
の総合容量をC_Oとすれば、共振点において、 １／ω_OC_O＝Z_O tanβl …… の関係があり、第５図の回路はこのω_Oで発振す
る。バラクタダイオードD₁の容量範囲は、現在
入手可能なもので、例えば0.7〔pF〕〜6.0〔pF〕で
ある。このバラクタダイオードD₁に共振線路L₁
とを利用して発振器を構成した場合の最大発振周
波数は、総合容量C_Oと共振線路L₁の線路長ｌと
によつて決まる。線路長ｌは上記第４式から、 ｌ＝１／βtan^-1（１／Z_Oω_OC_O）…… の関係が導びき出され、ここでβ＝2π／λのλにλ ＝C_V／f_O、C_V＝３×10⁸〔ｍ〕を代入すれば、 ｌ＝C_V／ω_Otan^-1（１／Z_Oω_OC_O） …… となる。また、現在、総合容量C_Oは0.5〔pF〕＋0.7
〔pF〕＝1.2〔pE〕であるので、最大発振周波数を
1750〔ＭHz〕、Z_Oを50〔Ω〕とすれば、ｌ＝0.027
〔ｍ〕となる。但し、基板がガラスエポキシ、ア
ルミナの時はそれぞれ波長短縮率をかけて、 ガラスエポキシのとき ｌ＝0.027×0.49＝13.1〔mm〕 アルミナのとき ｌ＝0.027×0.33＝8.9〔mm〕 となる。そこで、この線路長を用いて局部発振器
を構成したとき、周波数f_Oを可変するのに必要な
総合容量は上記第４式より、 C_O＝１／ω_OZ_Otanβl …… となる。そこでf_Oを800〔ＭHz〕から1900〔ＭHz〕
まで変化するのに必要な総合容量C_Oを求めると、
次表に示すような形になる。

【表】

【表】 この表においてＸは容量変化範囲を示し、 0.7〔pF〕〜６〔pF〕 …… のバラクタダイオードを用いた場合に総合容量は
浮遊容量0.5〔pF〕が加算され、 1.2〔pF〕〜6.5〔pF〕 …… の可変幅を有し、このとき周波数f_Oが900〔ＭHz〕
から1750〔ＭHz〕まで変化することを示す。 なお、前記表の計算結果は、共振線路L₁の特
性インピーダンスZ_O＝50〔Ω〕、必要とする最大発
振周波数f_x＝1750〔ＭHz〕、共振線路L₁上に存在す
る浮遊容量C_f＝0.5〔pF〕、バラクタダイオードD₁
の最小容量C_VDnio＝７〔pF〕．上記C_f、C_VDnioの値
においてf_xを得るのに必要な線路長ｌ＝26.9468
〔mm〕でのものである。 テレビジヨンチユーナ回路において、全世界の
周波数範囲をカバーするには、第１の映像中間周
波数を900〔ＭHz〕帯に設定した場合、設計余裕度
を考えて、幅としては1000〔ＭHz〕が必要である。 しかしながら、上記第９式の範囲ではこの変化
幅を達成できない。そこで従来では第５図に示す
ように、共振体部Ａと共振線路L₁をl₁とl₂との分
割し、その分割点と接地との間にスイツチダイオ
ードD₂を介装し、分割点で高抵抗R₃（あるいはチ
ヨークコイル）を通して電圧を印加し、スイツチ
ダイオードD₂をオン・オフさせることにより、
共振線路L₁の長さを切換えて使用している。し
かし、スイツチダイオードD₂には逆バイアス時
の容量とパツケージ浮遊容量とから成る容量C_fD
（プラスチツクパツケージの場合１〔pF〕〜２
〔pF〕）が存在するため、周波数が高い領域では、
前記容量C_fDによつて共振線路L₁は常にl₁の長さ
で交流的にシヨートされた状態となるため、共振
線路L₁は常にl₁になり、スイツチダイオードD₂が
非導通時にも（l₁＋l₂）の長さを得ることができ
ず、高い周波数帯では可変範囲の拡大を行うこと
ができない構成のものである。 そこで、高い周波数帯においてもスイツチダイ
オードの導通・非導通の切換えによつて広範囲の
発振が可能な局部発振装置が提案された。この局
部発振装置は、第１の外部直流電位により容量可
変できる同調ダイオードと、共振線路と、第２の
外部直流電位により導通・非導通が切換えられる
スイツチダイオードとを交流的に直列接続してこ
れを増幅トランジスタのベースまたはコレクタと
接地との間に介装し、前記スイツチダイオードの
非導通時に前記スイツチダイオードと並列の容量
を介して前記共通線路の一端を交流的に接地する
よう構成したことを特徴とする。 以下、その例を第６図を用いて説明する。共振
体部Ａと増幅部Ｂとは結合容量C₁で接続され、
結合容量C₁の共振体部Ａ側の一端には高抵抗R₁
を介して第１の外部直流電位である同調電圧B_T
が加えられている。高抵抗R₁と結合容量C₁との
交点Ｉ〔交流的には増幅トランジスタＱのベース〕
と接地との間に、バラクタダイオードD₁と、共
振線路L₁と、スイツチダイオードD₂とを交流的
に直列接続したものが介装されている。詳しく
は、交点ＩにバラクタダイオードD₁のカソード
が接続され、バラクタダイオードD₂のアノード
には共振線路L₁の一端が接続され、共振線路L₁
と他端は高抵抗R₂を介して接地されると共に結
合容量C₂を介してスイツチダイオードD₂のアノ
ードに接続され、スイツチダイオードD₂のカソ
ードは接地されている。また、スイツチダイオー
ドD₂と並列に容量C_fDが接続される。スイツチダ
イオードD₂と結合容量C₂との交点には高抵抗R₃
を介して第２の外部直流電位であるスイツチ電圧
B_Sが適宜与えられる。 共振体部Ａにおいて、スイツチ電圧B_Sによつ
てスイツチダイオードD₂が導通した場合、共振
線路L₁は結合コンデンサC₂を介して直接に接地
された形となり、容量C_fDの影響はほとんど発生
しない。故に、共振容量はバラクタダイオード
D₁の同調容量C_VDと、結合容量C₁，C₂と、増幅部
Ｂを含めた浮遊容量C_fとの和になるが、結合容量
C₁，C₂は同調容量C_VDに対して大きな値を用いる
ため、実質上に総合容量C_Oは、 C_O≒C_VD＋C_f …… となる。 ところで、スイツチダイオードD₂が非導通に
なると、スイツチダイオードD₂は容量C_fDを介し
て接地される。ここで容量C_fDは結合容量C₁，C₂
に対して極めて小さい値のため、直列接続におい
てこの容量C_fDを無視することはでぎず、総合容
量C_Oは、 C_O≒１／１／C_VD＋１／C_fD＋C_f≒C_VD＋C_fD／ＣfD＋
C_VD＋C_f
…… となる。ここでC_fD＝１〔pF〕、C_f＝0.5〔pF〕、C_VD
＝0.7〔pF〕〜６〔pF〕にすれば、上記第10式の総
合容量C_Oの可変範囲は、1.2〔pF〕〜6.5〔pF〕に
なり、上記表に示す共振線路を用いた周波数変化
幅は表のＸの範囲の900〔ＭHz〕〜1750〔ＭHz〕の
可変範囲を得ることができる。上記第11式の場合
には総合容量C_Oの変化は0.91〔pF〕〜1.35〔pF〕
になり、表のＹの範囲の1700〔ＭHz〕〜1900〔Ｍ
Hz〕の可変範囲を得ることができる。すなわち、
第６図のように構成してスイツチ電圧B_Sを適当
に印加することによつて、可変範囲を上記表のＺ
の範囲、すなわち、900〔ＭHz〕〜1900〔ＭHz〕に
まで拡大することができる。 なお、共振体部Ａにおいて、バラクタダイオー
ドD₁には同調電圧B_Tの逆バイアス電圧、スイツ
チダイオードD₂にはスイツチ電圧B_Sにより導
通・非導通を必要とするため、共振線路L₁に対
して両ダイオードD₁，D₂は直列に挿入されてい
る点が重要であり、ダイオードD₁，D₂の向きは
特に問題でない。またスイツチダイオードD₂に
並列に挿入される容量C_fDとしては、スイツチダ
イオードD₂の逆バイアス時の容量のみを使用し
てもよく、または更に別の容量を設定してもよ
い。 増幅部Ｂは、トランジスタＱのベースに共振体
部Ａが接続され、トランジスタＱのコレクタは大
容量C₃で接地されている。コレクタには抵抗R₅
を通してバイアスが与えられていると共に、抵抗
R₆を介してベースに接続されてベース電位が与
えられている。ベースバイアスについては、自己
帰還型でなくともよい。トランジスタＱのエミツ
ターコレクタ間の容量C₄はエミツタとアースと
の間の最短距離を交流的に接地するもので、容量
C₄により広帯域の発神の安定性を改善している。
L₂はハイパワーをとり出すためのチヨークコイ
ルである。R₇はエミツタ抵抗であり、結合容量
C₅を通して発振出力をとり出すもので、Ｂ＝12
〔Ｖ〕、電流約88〔ｍＡ〕時に約10〔dBm〕の出力
をとり出すことができる。なお、発振出力のとり
出し方には種々の方法があり、容量C₃を10〔pF〕
程度にしてコレクタからとり出す方法や、共振線
路L₁にインダクタンス結合はまたは容量結合に
よつて取り出す方法も可能である。パワーを考え
れば、エミツタから取り出すのが最適である。な
お、出力のとり出し方、あるいは共振線路の設定
個所については多くの方法があるが、この例では
その共振線路、バラクタダイオード、スイツチダ
イオードを直列に配列しているということが重要
なポイントである。 上記例では、増幅トランジスタのベースと接地
との間にはバラクタダイオードD₁、共振線路L₁、
スイツチダイオードD₂を介装したが、これは増
幅部Ｂの構成がクラツプ型発振回路などのように
増幅トランジスタのコレクタと接地との間に共振
要素が介装される場合にも同様の効果が得られ
る。 ところが、バラクタダイオードD₁及び共振線
路L₁のばらつきを吸収するためには、特に発振
最小周波数部分においてさらに100〔ＭHz〕以上の
可変範囲を拡大する必要があり、これに対し第６
図の構成ではこれ以上の拡大を難しいという欠点
があつた。 発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消するもので、発
振周波数の可変範囲をより拡大できる局部発振装
置を提供することを目的とする。 発明の構成 上記目的を達成するため、本発明の局部発振装
置は、第１の外部直流電位により容量を可変され
る同調ダイオードと共振線路と第２の外部直流電
位により導通・非導通を切換えられるスイツチダ
イオードとが直列に接続された直列回路と、この
直列回路がベースあるいはコレクタに直列に接続
された増幅用トランジスタと、前記スイツチダイ
オードの導通・非導通の状態に応じて前記増幅用
トランジスタのベース電圧を切換えてベース電流
を増減させる制御手段とを備えた構成としたもの
である。 実施例の説明 以下、本発明の一実施例について、図面に基づ
いて説明する。 第１図は本発明の一実施例における局部発振装
置の回路図で、第６図に示す構成要素と同一の構
成要素には同一の符号を付している。第１図にお
いて、Ａは共振体部、Ｂは増幅部である。共振体
部Ａは増幅部Ｂと結合容量C₁で接続され、高抵
抗R₁を通して第１の外部直流電位である同調電
圧B_Tが加えられている。結合容量C₁の高抵抗R₁
との接続点には同調ダイオードD₁のカソードが
接続され、アノードには共振線路L₁の一端が接
続され、共振線路L₁の他端は高抵抗R₂を通して
接地されると共に、結合容量C₂を通してスイツ
チダイオードD₂に接続されている。結合容量C₂
とスイツチダイオードD₂との接続点は、浮遊容
量CF₂及び特定の容量（スイツチダイオードD₂の
導通時・非導通時の容量）により接地される。ま
た結合容量C₂とスイツチダイオードD₂との接続
点には、高抵抗R₃を通して、第２の外部直流電
位であるスイツチ電圧B_Sが与えられる。 増幅部ＢのトランジスタＱのベースは、スイツ
チダイオードD₃とバイアス抵抗R₃とを介して端
子B_Sに接続されている。トランジスタＱのコレ
クタは、大容量C₃を介して接地されていると共
に、抵抗R₅を通じてバイアスが与えられており、
さりに抵抗R₆を介してベースに接続されている。
前記抵抗（R₆）により、ベース電位を与えてい
る。ベースバイアスの与え方は、自己帰還型でな
くとも良く、また切換用のスイツチダイオード
D₃及びバイアス抵抗R₈を介してトランジスタＱ
のベースに与える電圧も必ずしも端子B_Sから供
給しなくてもよい。トランジスタＱのエミツタコ
レクタ間の容量C₄は、エミツタとアースとの間
の最短距離を交流的に接地するもので、この容量
C₄により広帯域の発振の安定性を改善している。
L₂はパイパワーを取り出すためのチヨークコイ
ルである。R₇は）エミツタ抵抗であり、容量C₅
を通じて発振出力をとり出すもので、電流約38
〔ｍＡ〕時に約10〔dBm〕のパワーをとり出すこ
とができる。なお発振出力のとり出し方は、種々
の方法が考えられ、本発明とは直接関係しない。 この発振回路において、共振容量は同調ダイオ
ードD₁の容量C_VDと、スイツチダイオードD₂の容
量CV_S（OFF）又はCV_S（ON）と、トランジスタ
Ｑの入力容量C_pbと、これらの夫々に並列に加わ
る浮遊容量とを加えた、直列総和である。CV
（OFF）＜CV（ON）であるので、同一共振線路L₁
に対して、発振周波数は第２図に示すように、
D₂＝OFFと、D₂＝ONの様な変化を示す推移
をする。この場合、上記２つの発振周波数の変化
が、D₂＝OFFで与えられる周波数の同調電圧B_T
が低い領域と、D₂＝ONで与えられる周波数の
同調電圧B_Tが高い領域とで同じ様な周波数とな
り、等価的に変化範囲が狭い場合が多い。そこで
所望の周波数範囲を得るべく、本実施例ではD₂
＝ON時に、第１図の如く、抵抗R₈及びスイツチ
ダイオードD₃を介して、トランジスタＱのベー
スバイアスを上げ、電流をより多く流すことによ
り、トランジスタＱのコレクタ・ベース電圧V_CB
を下げて、第３図に示す如く入力容量C_Obを大き
くし、共振回路の等価容量を大きく、発振最小周
波数をより小さくし、可変範囲を拡大するように
している。 なおスイツチダイオードD₃については、スイ
ツチ電圧B_Sが高電位のときのみ、トランジスタ
Ｑのベース電位を上昇させ、スイツチ電圧B_Sが
低電位のときにはトランジスタＱのベース電位を
従来に比べて変えないことを目的とするものであ
るが、これがない場合に、スイツチ電圧B_Sが低
電位時にはトランジスタＱのベース電位が下が
り、トランジスタＱの電流が減少する。この時、
第３図に示すようにC_Obの値は下がり、高い周波
数の可変範囲を拡大できるので、必ずしもスイツ
チダイオードD₃を設ける必要はない。 発明の効果 以上説明したように本発明によれば、簡単な構
成で、共振線路に直列に接続されたスイツチダイ
オードの切換え方向と、発振用トランジスタのベ
ース電位の切換え方向が共に発振周波数可変領域
を拡大するように連動させることができて発振周
波数の可変範囲をより拡大でき、コストの上昇も
ほとんどない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における局部発振装
置の回路図、第２図は発振周波数と同調電圧との
関係の説明図、第３図はトランジスタのV_CBと
C_Obとの関係の説明図、第４図は片面終端のλ／
４線路のインピーダンス特性図、第５図及び第６
図はそれぞれ従来の局部発振装置の回路図であ
る。 Ａ……共振体部、Ｂ……増幅部、L₁……共振
線路、D₁……同点ダイオード、D₂，D₃……スイ
ツチダイオード、Ｑ……トランジスタ、R₈……
抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の外部直流電位により容量を可変される
   同調ダイオードと共振線路と第２の外部直流電位
   により導通・非導通を切換えられるスイツチダイ
   オードとが直列に接続された直列回路と、この直
   列回路がベースあるいはコレクタに直列に接続さ
   れた増幅用トランジスタと、前記スイツチダイオ
   ードの導通・非導通の状態に応じて前記増幅用ト
   ランジスタのベース電圧を切換えてベース電流を
   増減させる制御手段とを備えた局部発振装置。 ２ 制御手段は、抵抗を介して第２の外部直流電
   位を増幅用トランジスタのベースに供給する構成
   とした特許請求の範囲第１項記載の局部発振装
   置。 ３ 制御手段は、抵抗及びダイオードを介して第
   ２の外部直流電位を増幅用トランジスタのベース
   に供給する構成とした特許請求の範囲第１項記載
   の局部発振装置。