JPH0927716A - 電圧制御発振器 - Google Patents
電圧制御発振器Info
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- H—ELECTRICITY
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- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
- H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
- H03B5/1231—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device the amplifier comprising one or more bipolar transistors
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- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
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- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】広帯域でしかも制御電圧対発振周波数の直線性
がよい発振信号を生成できる電圧制御発振器を提供す
る。 【構成】コルピッツ型の電圧制御発振器はインダクタン
ス部１のインダクタンス素子である共振器１２に並列に
可変キャパシタンス部１１を接続している。可変キャパ
シタンス部１１は電圧対容量比の異なるバリキャップダ
イオードＸ１およびＸ２を備えている。ダイオードＸ１
およびＸ２の共通接続したカソードには固定の制御電圧
Ｖｃを印加する。ダイオードＸ１のアノードには逆バイ
アス電圧（Ｖｃ−Ｖａ）を与える制御電圧Ｖａを印加
し、ダイオードＸ２のアノードには制御電圧Ｖａとは独
立の逆バイアス電圧（Ｖｃ−Ｖｂ）を与える制御電圧Ｖ
ｂを印加する。制御電圧Ｖａを固定したときには制御電
圧Ｖｂを周波数制御信号とし、制御電圧Ｖｂを固定した
ときは制御電圧Ｖａを周波数制御信号とする。
がよい発振信号を生成できる電圧制御発振器を提供す
る。 【構成】コルピッツ型の電圧制御発振器はインダクタン
ス部１のインダクタンス素子である共振器１２に並列に
可変キャパシタンス部１１を接続している。可変キャパ
シタンス部１１は電圧対容量比の異なるバリキャップダ
イオードＸ１およびＸ２を備えている。ダイオードＸ１
およびＸ２の共通接続したカソードには固定の制御電圧
Ｖｃを印加する。ダイオードＸ１のアノードには逆バイ
アス電圧（Ｖｃ−Ｖａ）を与える制御電圧Ｖａを印加
し、ダイオードＸ２のアノードには制御電圧Ｖａとは独
立の逆バイアス電圧（Ｖｃ−Ｖｂ）を与える制御電圧Ｖ
ｂを印加する。制御電圧Ｖａを固定したときには制御電
圧Ｖｂを周波数制御信号とし、制御電圧Ｖｂを固定した
ときは制御電圧Ｖａを周波数制御信号とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は広帯域な発振周波数
帯域を必要とする無線装置用の電圧制御発振器に関し、
特にコルピッツ型発振器の有するインダクタンス部のイ
ンダクタンス素子に並列に接続され，印加される逆バイ
アス電圧の変化によって容量値およびこのコルピッツ型
発振器の発振周波数を変化させる可変キャパシタンス部
を備える電圧制御発振器に関する。
帯域を必要とする無線装置用の電圧制御発振器に関し、
特にコルピッツ型発振器の有するインダクタンス部のイ
ンダクタンス素子に並列に接続され，印加される逆バイ
アス電圧の変化によって容量値およびこのコルピッツ型
発振器の発振周波数を変化させる可変キャパシタンス部
を備える電圧制御発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の電圧制御発振器では、上
記可変キャパシタンス部の容量値を変化させるために超
階段接合型等のバリキャップダイオードを用いることが
多い。この電圧制御発振器の広帯域化を図る一つの方法
は、逆バイアス電圧の変化に対する容量値の変化（電圧
対容量変化比）が大きいバリキャップダイオードを用い
ることである。しかし、この方法ではＡＰＣ感度（電圧
対発振周波数変化比）が大きくなるため、発振信号のＳ
／ＮまたはＣ／Ｎが悪化するという欠点がある。また、
バリキャップダイオードに印加する逆バイアス電圧の変
化幅を大きくする方法もある。しかし、この方法では、
バリキャップダイオードの高逆バイアス電圧領域では電
圧対容量変化の非線形領域に入るため発振周波数の可変
幅が極端に小さくなることから、この電圧制御発振器を
シンセサイザ（あるいはフェーズロックループ）に組み
込んだ場合に、シンセサイザループ（あるいはフェーズ
ロックループ）のループゲインが低下するという不具合
があった。
記可変キャパシタンス部の容量値を変化させるために超
階段接合型等のバリキャップダイオードを用いることが
多い。この電圧制御発振器の広帯域化を図る一つの方法
は、逆バイアス電圧の変化に対する容量値の変化（電圧
対容量変化比）が大きいバリキャップダイオードを用い
ることである。しかし、この方法ではＡＰＣ感度（電圧
対発振周波数変化比）が大きくなるため、発振信号のＳ
／ＮまたはＣ／Ｎが悪化するという欠点がある。また、
バリキャップダイオードに印加する逆バイアス電圧の変
化幅を大きくする方法もある。しかし、この方法では、
バリキャップダイオードの高逆バイアス電圧領域では電
圧対容量変化の非線形領域に入るため発振周波数の可変
幅が極端に小さくなることから、この電圧制御発振器を
シンセサイザ（あるいはフェーズロックループ）に組み
込んだ場合に、シンセサイザループ（あるいはフェーズ
ロックループ）のループゲインが低下するという不具合
があった。
【０００３】上述の問題を解決するため電圧制御発振器
として特開平３−１６０８０１号公報に開示された技術
がある。この電圧制御発振器では、上記可変キャパシタ
ンス部として、可変容量ダイオード（バリキャップダイ
オードまたはバリキャップともいう）を複数個交流的に
接続し、その各々に対し個別に逆バイアス電圧を印加し
ている。
として特開平３−１６０８０１号公報に開示された技術
がある。この電圧制御発振器では、上記可変キャパシタ
ンス部として、可変容量ダイオード（バリキャップダイ
オードまたはバリキャップともいう）を複数個交流的に
接続し、その各々に対し個別に逆バイアス電圧を印加し
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】開示された上記電圧制
御発振器では、第１のバリキャップに印加している逆バ
イアス電圧が低く，この第１のバリキャップの容量値が
大きい場合には、第２のバリキャップへの印加逆バイア
ス電圧を変化させてこの第２のバリキャップの容量値を
変化させても、可変キャパシタンス部の容量値は第１の
バリキャップの容量値と第２のバリキャップの容量値と
の和であるため、この第２のバリキャップへの印加逆バ
イアス電圧の変化による発振周波数の変化が少ないとい
う欠点があった。
御発振器では、第１のバリキャップに印加している逆バ
イアス電圧が低く，この第１のバリキャップの容量値が
大きい場合には、第２のバリキャップへの印加逆バイア
ス電圧を変化させてこの第２のバリキャップの容量値を
変化させても、可変キャパシタンス部の容量値は第１の
バリキャップの容量値と第２のバリキャップの容量値と
の和であるため、この第２のバリキャップへの印加逆バ
イアス電圧の変化による発振周波数の変化が少ないとい
う欠点があった。
【０００５】また、第１のバリキャップに印加している
逆バイアス電圧が高く，この第１のバリキャップの容量
値が小さい場合には、発振周波数の変化は第２のバリキ
ャップの容量値変化によるものが支配的となるので、発
振周波数を広帯域に変化させるための第１および第２の
バリキャップへの逆バイアス電圧の設定方法が複雑とな
るという欠点があった。
逆バイアス電圧が高く，この第１のバリキャップの容量
値が小さい場合には、発振周波数の変化は第２のバリキ
ャップの容量値変化によるものが支配的となるので、発
振周波数を広帯域に変化させるための第１および第２の
バリキャップへの逆バイアス電圧の設定方法が複雑とな
るという欠点があった。
【０００６】従って、本発明の目的は、上述した従来技
術の欠点を解消し、発振周波数を広帯域にしかも容易に
制御できる電圧制御発振器を提供することにある。
術の欠点を解消し、発振周波数を広帯域にしかも容易に
制御できる電圧制御発振器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の電圧制御発振器
は、コルピッツ型発振器の有するインダクタンス部のイ
ンダクタンス素子に並列に接続され，印加される逆バイ
アス電圧の変化によって容量値およびこのコルピッツ型
発振器の発振周波数を変化させる可変キャパシタンス部
を備える電圧制御発振器において、前記可変キャパシタ
ンス部が、前記逆バイアス電圧の変化に対する容量値の
変化比が互いに異なるとともにカソード同志を接続した
第１のバリキャップダイオードおよび第２のバリキャッ
プダイオードを備え、前記カソードには固定の制御電圧
を印加し、前記第１のバリキャップダイオードのアノー
ドにはこの第１のバリキャップダイオードに逆バイアス
電圧を与える第１の制御電圧を印加し、前記第２のバリ
キャップダイオードのアノードには前記第１の制御電圧
とは独立してこの第２のバリキャップダイオードに逆バ
イアス電圧を与える第２の制御電圧を印加する。
は、コルピッツ型発振器の有するインダクタンス部のイ
ンダクタンス素子に並列に接続され，印加される逆バイ
アス電圧の変化によって容量値およびこのコルピッツ型
発振器の発振周波数を変化させる可変キャパシタンス部
を備える電圧制御発振器において、前記可変キャパシタ
ンス部が、前記逆バイアス電圧の変化に対する容量値の
変化比が互いに異なるとともにカソード同志を接続した
第１のバリキャップダイオードおよび第２のバリキャッ
プダイオードを備え、前記カソードには固定の制御電圧
を印加し、前記第１のバリキャップダイオードのアノー
ドにはこの第１のバリキャップダイオードに逆バイアス
電圧を与える第１の制御電圧を印加し、前記第２のバリ
キャップダイオードのアノードには前記第１の制御電圧
とは独立してこの第２のバリキャップダイオードに逆バ
イアス電圧を与える第２の制御電圧を印加する。
【０００８】前記電圧制御発振器の一つは、前記コルピ
ッツ型発振器が、トランジスタを発振素子とするともに
このトランジスタのベースを高周波接地しており、前記
インダクタンス素子が、前記トランジスタのコレクタに
接続されるとともにこの電圧制御発振器の発振周波数付
近に共振周波数を持つ共振器である構成をとることがで
きる。
ッツ型発振器が、トランジスタを発振素子とするともに
このトランジスタのベースを高周波接地しており、前記
インダクタンス素子が、前記トランジスタのコレクタに
接続されるとともにこの電圧制御発振器の発振周波数付
近に共振周波数を持つ共振器である構成をとることがで
きる。
【０００９】前記電圧制御発振器の別の一つは、前記第
１の制御電圧および第２の制御電圧の各各が、前記固定
制御電圧とそれぞれ定めた所定電圧との間でそれぞれ設
定可能であり、前記第１の制御電圧を変化させるときに
は、前記第２の制御電圧を前記第１のバリキャップダイ
オードに可能な限りの最大逆バイアス電圧に固定し、前
記第２の制御電圧を変化させるときには、前記第１の制
御電圧を前記第２のバリキャップダイオードに可能な限
りの最大逆バイアス電圧に固定する構成をとることがで
きる。
１の制御電圧および第２の制御電圧の各各が、前記固定
制御電圧とそれぞれ定めた所定電圧との間でそれぞれ設
定可能であり、前記第１の制御電圧を変化させるときに
は、前記第２の制御電圧を前記第１のバリキャップダイ
オードに可能な限りの最大逆バイアス電圧に固定し、前
記第２の制御電圧を変化させるときには、前記第１の制
御電圧を前記第２のバリキャップダイオードに可能な限
りの最大逆バイアス電圧に固定する構成をとることがで
きる。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
して説明する。
【００１１】図１は本発明による電圧制御発振器の一実
施の形態を示す回路図である。
施の形態を示す回路図である。
【００１２】この電圧制御発振器は、トランジスタＱ１
を能動素子とし、トランジスタＱ１のベースをコンデン
サＣ４で高周波的に接地したコルピッツ型の発振器であ
る。トランジスタＱ１のコレクタ・エミッタ間には容量
性インピーダンスを示すコンデンサＣ３を、エミッタ・
ベース間には容量性インピーダンスを示すコンデンサＣ
５を、コレクタ・ベース間には誘導性インピーダンスを
示すインダクタンス部１をそれぞれ接続している。トラ
ンジスタＱ１のコレクタには発振信号リーク防止用のコ
イルＬ１を介して電源端子５から電源電圧Ｖｃｃが供給
され、ベースには電源電圧Ｖｃｃを抵抗器Ｒ１とＲ２と
で分圧した電圧が供給され、エミッタはオートバイアス
用の抵抗器Ｒ３を介して接地されている。この電圧制御
発振器の出力信号はトランジスタＱ１のエミッタからコ
ンデンサＣ６を通して出力端子６に出力される。
を能動素子とし、トランジスタＱ１のベースをコンデン
サＣ４で高周波的に接地したコルピッツ型の発振器であ
る。トランジスタＱ１のコレクタ・エミッタ間には容量
性インピーダンスを示すコンデンサＣ３を、エミッタ・
ベース間には容量性インピーダンスを示すコンデンサＣ
５を、コレクタ・ベース間には誘導性インピーダンスを
示すインダクタンス部１をそれぞれ接続している。トラ
ンジスタＱ１のコレクタには発振信号リーク防止用のコ
イルＬ１を介して電源端子５から電源電圧Ｖｃｃが供給
され、ベースには電源電圧Ｖｃｃを抵抗器Ｒ１とＲ２と
で分圧した電圧が供給され、エミッタはオートバイアス
用の抵抗器Ｒ３を介して接地されている。この電圧制御
発振器の出力信号はトランジスタＱ１のエミッタからコ
ンデンサＣ６を通して出力端子６に出力される。
【００１３】インダクタンス部１は、この電圧制御発振
器の発振周波数において誘導性インピーダンスを示すイ
ンダクタンス素子である共振器１２と、この共振器１２
に並列に接続された可変キャパシタンス部１１とを備え
る。可変キャパシタンス部１１は制御端子２に印加され
る制御電圧Ｖａ，制御端子３に印加される制御電圧Ｖｃ
および制御端子４に印加される制御電圧Ｖｂに応答して
容量値が変化し、この容量値変化に対応して電圧制御発
振器の発振周波数が変化する。例えば可変キャパシタン
ス部１１の容量値はこの電圧制御発振器の発振周波数を
共振器１２の共振周波数より低下させるが、この可変キ
ャパシタンス部１１の容量値増大は、発振周波数をさら
に低下させることになる。なお、コンデンサＣ１および
Ｃ２は可変キャパシタンス部１１と共振器１２との間，
および共振器１２とトランジスタＱ１のコレクタとの間
の直流阻止を行うとともに発振信号成分を通過させる結
合コンデンサであり、発振周波数に対してはほぼ０イン
ピーダンスを呈する。また、共振器１２は、一般に水晶
振動子や誘電体共振器等のＱが高い共振器を用いるが、
ストリップライン共振器等，Ｑが比較的低い共振器を用
いることもある。
器の発振周波数において誘導性インピーダンスを示すイ
ンダクタンス素子である共振器１２と、この共振器１２
に並列に接続された可変キャパシタンス部１１とを備え
る。可変キャパシタンス部１１は制御端子２に印加され
る制御電圧Ｖａ，制御端子３に印加される制御電圧Ｖｃ
および制御端子４に印加される制御電圧Ｖｂに応答して
容量値が変化し、この容量値変化に対応して電圧制御発
振器の発振周波数が変化する。例えば可変キャパシタン
ス部１１の容量値はこの電圧制御発振器の発振周波数を
共振器１２の共振周波数より低下させるが、この可変キ
ャパシタンス部１１の容量値増大は、発振周波数をさら
に低下させることになる。なお、コンデンサＣ１および
Ｃ２は可変キャパシタンス部１１と共振器１２との間，
および共振器１２とトランジスタＱ１のコレクタとの間
の直流阻止を行うとともに発振信号成分を通過させる結
合コンデンサであり、発振周波数に対してはほぼ０イン
ピーダンスを呈する。また、共振器１２は、一般に水晶
振動子や誘電体共振器等のＱが高い共振器を用いるが、
ストリップライン共振器等，Ｑが比較的低い共振器を用
いることもある。
【００１４】可変キャパシタンス部１１は制御端子３お
よびコンデンサＣ１にカソードを共に接続したバリキャ
ップダイオードＸ１およびＸ２を備える。バリキャップ
ダイオードＸ１のアノードは制御端子２に，バリキャッ
プダイオードＸ２のアノードは制御端子４にそれぞれ接
続されている。また、バリキャップダイオードＸ１およ
びＸ２のアノードはコンデンサによって高周波的に接地
されている。ここで、バリキャップダイオードＸ１およ
びＸ２は印加される逆バイアス電圧の変化に対する容量
値の変化比が互いに異なっている。制御端子３には固定
の制御電圧Ｖｃを印加し、制御端子２にはバリキャップ
バイオードＸ１に逆バイアス電圧を与える制御電圧Ｖａ
を印加し、制御端子４にはバリキャップダイオードＸ２
に逆バイアス電圧を与える制御電圧Ｖｂを印加する。な
お、制御電圧ＶａとＶｂとは互いに独立して印加され
る。
よびコンデンサＣ１にカソードを共に接続したバリキャ
ップダイオードＸ１およびＸ２を備える。バリキャップ
ダイオードＸ１のアノードは制御端子２に，バリキャッ
プダイオードＸ２のアノードは制御端子４にそれぞれ接
続されている。また、バリキャップダイオードＸ１およ
びＸ２のアノードはコンデンサによって高周波的に接地
されている。ここで、バリキャップダイオードＸ１およ
びＸ２は印加される逆バイアス電圧の変化に対する容量
値の変化比が互いに異なっている。制御端子３には固定
の制御電圧Ｖｃを印加し、制御端子２にはバリキャップ
バイオードＸ１に逆バイアス電圧を与える制御電圧Ｖａ
を印加し、制御端子４にはバリキャップダイオードＸ２
に逆バイアス電圧を与える制御電圧Ｖｂを印加する。な
お、制御電圧ＶａとＶｂとは互いに独立して印加され
る。
【００１５】図２は図１の電圧制御発振器に用いたバリ
キャップダイオードＸ１およびＸ２の逆バイアス電圧対
容量値特性を示す図である。図３は上記電圧制御発振器
におけるバリキャップダイオードの容量値と発振周波数
との関係を示す図である。また、図４はバリキャップダ
イオードＸ１およびＸ２に印加する制御電圧Ｖａ，Ｖｂ
およびＶｃの電圧値，電圧制御発振器の発振周波数およ
び帯域の関係を示す図である。
キャップダイオードＸ１およびＸ２の逆バイアス電圧対
容量値特性を示す図である。図３は上記電圧制御発振器
におけるバリキャップダイオードの容量値と発振周波数
との関係を示す図である。また、図４はバリキャップダ
イオードＸ１およびＸ２に印加する制御電圧Ｖａ，Ｖｂ
およびＶｃの電圧値，電圧制御発振器の発振周波数およ
び帯域の関係を示す図である。
【００１６】図２を参照すると、バリキャップダイオー
ドＸ１およびＸ２は逆バイアス電圧が高くなると容量値
が減少する。バリキャップダイオードＸ１およびＸ２は
超階段接合型のバリキャップダイオードの特性をほぼ示
し、バリキャップダイオードＸ１の電圧対容量変化比は
バリキャップダイオードＸ２のそれの約２倍である。バ
リキャップダイオードＸ１は、印加可能な最大逆バイア
ス電圧に近い電圧Ｖｓにおいて容量値Ｃａ０を示し、逆
バイアス電圧が順次小さくなる電圧Ｖ２およびＶ１では
順次容量値が大きくなる容量値Ｃａ２および容量値Ｃａ
１をそれぞれ示す。一方、バリキャップダイオードＸ２
は、印加可能な最大逆バイアス電圧に近い電圧Ｖｓにお
いて容量値Ｃｂ０を示し、逆バイアス電圧が順次小さく
なる電圧Ｖ２およびＶ１では順次容量値が大きくなる容
量値Ｃｂ２および容量値Ｃｂ１をそれぞれ示す。なお、
電圧Ｖ１および電圧Ｖ２はバリキャップダイオードＸ１
およびＸ２の電圧対容量変化特性がほぼ線形になる電圧
範囲を選んでおり、この電圧範囲では電圧制御発振器の
発振周波数をダイオードＸ１，Ｘ２への印加電圧に対し
てほぼ直線的に変化させるのが容易である。上述した同
一電圧範囲におけるバリキャップダイオードＸ１および
Ｘ２の容量変化範囲は、ダイオードＸ１とＸ２の電圧対
容量変化比が異なるので当然異なることになる。
ドＸ１およびＸ２は逆バイアス電圧が高くなると容量値
が減少する。バリキャップダイオードＸ１およびＸ２は
超階段接合型のバリキャップダイオードの特性をほぼ示
し、バリキャップダイオードＸ１の電圧対容量変化比は
バリキャップダイオードＸ２のそれの約２倍である。バ
リキャップダイオードＸ１は、印加可能な最大逆バイア
ス電圧に近い電圧Ｖｓにおいて容量値Ｃａ０を示し、逆
バイアス電圧が順次小さくなる電圧Ｖ２およびＶ１では
順次容量値が大きくなる容量値Ｃａ２および容量値Ｃａ
１をそれぞれ示す。一方、バリキャップダイオードＸ２
は、印加可能な最大逆バイアス電圧に近い電圧Ｖｓにお
いて容量値Ｃｂ０を示し、逆バイアス電圧が順次小さく
なる電圧Ｖ２およびＶ１では順次容量値が大きくなる容
量値Ｃｂ２および容量値Ｃｂ１をそれぞれ示す。なお、
電圧Ｖ１および電圧Ｖ２はバリキャップダイオードＸ１
およびＸ２の電圧対容量変化特性がほぼ線形になる電圧
範囲を選んでおり、この電圧範囲では電圧制御発振器の
発振周波数をダイオードＸ１，Ｘ２への印加電圧に対し
てほぼ直線的に変化させるのが容易である。上述した同
一電圧範囲におけるバリキャップダイオードＸ１および
Ｘ２の容量変化範囲は、ダイオードＸ１とＸ２の電圧対
容量変化比が異なるので当然異なることになる。
【００１７】図１，図２および図３を参照すると、本実
施の形態の電圧制御発振器は、容量値（Ｃａ０＋Ｃｂ
０）＝容量値（Ｃｂ１＋Ｃａ０）になるように、バリキ
ャップダイオードＸ１，Ｘ２の品種，および逆バイアス
電圧Ｖ１，Ｖｓを設定している。この電圧制御発振器は
可変キャパシタンス部１１の容量値が大きいほど発振周
波数が低くなる特性を持つので、可変キャパシタンス部
１１の容量値（Ｃａ１＋Ｃｂ０），（Ｃａ２＋Ｃｂ０＝
Ｃｂ１＋Ｃａ０）および（Ｃａ０＋Ｃｂ２）の各各に対
応する発振周波数は、低い順にそれぞれｆｌ，ｆｍおよ
びｆｈとなる。即ち、バリキャップダイオードＸ２の逆
バイアス電圧を電圧Ｖｓに固定し、バリキャップダイド
ードＸ１の逆バイアス電圧を電圧Ｖ１から電圧Ｖ２に変
化させると、発振周波数は帯域Ａに含まれる周波数ｆｌ
から周波数ｆｍに変化する。また、バリキャップダイオ
ードＸ１の逆バイアス電圧を電圧Ｖｓに固定し、バリキ
ャップダイドードＸ２の逆バイアス電圧を電圧Ｖ１から
電圧Ｖ２に変化させると、発振周波数は帯域Ｂに含まれ
る周波数ｆｍから周波数ｆｈに変化する。
施の形態の電圧制御発振器は、容量値（Ｃａ０＋Ｃｂ
０）＝容量値（Ｃｂ１＋Ｃａ０）になるように、バリキ
ャップダイオードＸ１，Ｘ２の品種，および逆バイアス
電圧Ｖ１，Ｖｓを設定している。この電圧制御発振器は
可変キャパシタンス部１１の容量値が大きいほど発振周
波数が低くなる特性を持つので、可変キャパシタンス部
１１の容量値（Ｃａ１＋Ｃｂ０），（Ｃａ２＋Ｃｂ０＝
Ｃｂ１＋Ｃａ０）および（Ｃａ０＋Ｃｂ２）の各各に対
応する発振周波数は、低い順にそれぞれｆｌ，ｆｍおよ
びｆｈとなる。即ち、バリキャップダイオードＸ２の逆
バイアス電圧を電圧Ｖｓに固定し、バリキャップダイド
ードＸ１の逆バイアス電圧を電圧Ｖ１から電圧Ｖ２に変
化させると、発振周波数は帯域Ａに含まれる周波数ｆｌ
から周波数ｆｍに変化する。また、バリキャップダイオ
ードＸ１の逆バイアス電圧を電圧Ｖｓに固定し、バリキ
ャップダイドードＸ２の逆バイアス電圧を電圧Ｖ１から
電圧Ｖ２に変化させると、発振周波数は帯域Ｂに含まれ
る周波数ｆｍから周波数ｆｈに変化する。
【００１８】なお、本実施の形態の電圧制御発振器は、
コンデンサＣ１，Ｃ２の高周波インピーダンスが必らず
しも０でなく、バリキャップダイオードＸ１，Ｘ２のケ
ース間容量，さらには図示しない浮遊容量等の影響を受
ける。従って、図３に示したバリキャップダイオードＸ
１，Ｘ２の容量値に対する電圧制御発振器の発振周波数
の特性は、図１の回路を理想化し，またバリキャップダ
イオードＸ１，Ｘ２が図２の特性を示すときの理想特性
であることに留意する必要がある。従って、この電圧制
御発振器の詳細設計においては、上記ケース間容量，浮
遊容量等を考慮してバリキャップダイオードＸ１，Ｘ
２，これらへの印加逆バイアス電圧等を決定する必要が
ある。
コンデンサＣ１，Ｃ２の高周波インピーダンスが必らず
しも０でなく、バリキャップダイオードＸ１，Ｘ２のケ
ース間容量，さらには図示しない浮遊容量等の影響を受
ける。従って、図３に示したバリキャップダイオードＸ
１，Ｘ２の容量値に対する電圧制御発振器の発振周波数
の特性は、図１の回路を理想化し，またバリキャップダ
イオードＸ１，Ｘ２が図２の特性を示すときの理想特性
であることに留意する必要がある。従って、この電圧制
御発振器の詳細設計においては、上記ケース間容量，浮
遊容量等を考慮してバリキャップダイオードＸ１，Ｘ
２，これらへの印加逆バイアス電圧等を決定する必要が
ある。
【００１９】本実施の形態においてバリキャップダイオ
ードＸ１およびＸ２に上述の逆バイアス電圧を印加する
には下記の通り行う。
ードＸ１およびＸ２に上述の逆バイアス電圧を印加する
には下記の通り行う。
【００２０】制御端子３に印加する制御電圧Ｖｃとして
は固定の制御電圧Ｖｓを常に印加する。帯域Ａの範囲の
発振信号を得るには、制御端子３に印加する制御電圧Ｖ
ｂとして０Ｖを固定設定し、制御端子３に印加する制御
電圧ＶｂとしてバリキャップダイオードＸ１に電圧Ｖ１
とＶ２との間の電圧を与える電圧，即ち、電圧（Ｖｓ−
Ｖ１）から電圧（Ｖｓ−Ｖ２）の間の電圧を設定する。
また、帯域Ｂの範囲の発振信号を得るには、制御端子１
に印加する制御電圧Ｖａとして０Ｖを固定設定し、制御
端子３に印加する制御電圧Ｖｂとしてバリキャップダイ
オードＸ２に電圧Ｖ１とＶ２との間の電圧を与える電
圧，即ち、電圧（Ｖｓ−Ｖ１）から電圧（Ｖｓ−Ｖ２）
の間の電圧を設定する。図４は上述の関係を要約して示
したものである。
は固定の制御電圧Ｖｓを常に印加する。帯域Ａの範囲の
発振信号を得るには、制御端子３に印加する制御電圧Ｖ
ｂとして０Ｖを固定設定し、制御端子３に印加する制御
電圧ＶｂとしてバリキャップダイオードＸ１に電圧Ｖ１
とＶ２との間の電圧を与える電圧，即ち、電圧（Ｖｓ−
Ｖ１）から電圧（Ｖｓ−Ｖ２）の間の電圧を設定する。
また、帯域Ｂの範囲の発振信号を得るには、制御端子１
に印加する制御電圧Ｖａとして０Ｖを固定設定し、制御
端子３に印加する制御電圧Ｖｂとしてバリキャップダイ
オードＸ２に電圧Ｖ１とＶ２との間の電圧を与える電
圧，即ち、電圧（Ｖｓ−Ｖ１）から電圧（Ｖｓ−Ｖ２）
の間の電圧を設定する。図４は上述の関係を要約して示
したものである。
【００２１】なお、バリキャップダイオードＸ１および
Ｘ２に印加する逆バイアス電圧は、上述した電圧Ｖｓ，
Ｖ１およびＶ２の値が重要であって、制御電圧Ｖａ，Ｖ
ｂおよびＶｃはこれらの電圧値を満足できるならば自由
に変更してよいことは勿論である。また、バリキャップ
ダイオードＸ１およびＸ２に印加する逆バイアス電圧Ｖ
ｓ，Ｖ１およびＶ２は、バリキャップダイオードＸ１お
よびＸ２の特性によっては、ダイオードＸ１およびＸ２
各各に対して異なる電圧に設定してよいことは明らかで
ある。
Ｘ２に印加する逆バイアス電圧は、上述した電圧Ｖｓ，
Ｖ１およびＶ２の値が重要であって、制御電圧Ｖａ，Ｖ
ｂおよびＶｃはこれらの電圧値を満足できるならば自由
に変更してよいことは勿論である。また、バリキャップ
ダイオードＸ１およびＸ２に印加する逆バイアス電圧Ｖ
ｓ，Ｖ１およびＶ２は、バリキャップダイオードＸ１お
よびＸ２の特性によっては、ダイオードＸ１およびＸ２
各各に対して異なる電圧に設定してよいことは明らかで
ある。
【００２２】上述したとおり本実施例の電圧制御発振器
は、電圧（Ｖｓ−Ｖ１）から（Ｖｓ−Ｖ２）までの同じ
可変制御電圧を印加しても、異なる帯域Ａおよび帯域Ｂ
を含む広帯域でしかも制御電圧対発振周波数の直線性が
よい発振信号を生成できるという効果がある。この効果
は第１に電圧対容量変化比の異なるバリキャップダイオ
ードＸ１およびＸ２を使用することにより生じるもので
ある。第２にはバリキャップダイオードＸ１およびＸ２
の逆バイアス電圧を互いに独立に制御することにより生
じている。また、この電圧制御発振器は電圧（Ｖｓ−Ｖ
１）から電圧（Ｖｓ−Ｖ２）までの比較的低い制御電圧
ＶｂおよびＶｃで発振周波数を広帯域に変化できるとい
う効果がある。
は、電圧（Ｖｓ−Ｖ１）から（Ｖｓ−Ｖ２）までの同じ
可変制御電圧を印加しても、異なる帯域Ａおよび帯域Ｂ
を含む広帯域でしかも制御電圧対発振周波数の直線性が
よい発振信号を生成できるという効果がある。この効果
は第１に電圧対容量変化比の異なるバリキャップダイオ
ードＸ１およびＸ２を使用することにより生じるもので
ある。第２にはバリキャップダイオードＸ１およびＸ２
の逆バイアス電圧を互いに独立に制御することにより生
じている。また、この電圧制御発振器は電圧（Ｖｓ−Ｖ
１）から電圧（Ｖｓ−Ｖ２）までの比較的低い制御電圧
ＶｂおよびＶｃで発振周波数を広帯域に変化できるとい
う効果がある。
【００２３】図５は図１の実施の形態に用いた可変キャ
パシタンス部１１の詳細回路図である。
パシタンス部１１の詳細回路図である。
【００２４】制御端子２とバリキャップダイオードＸ１
のアノードとの間には抵抗器Ｒ１１とコイルＬ１１とを
直列に接続し、抵抗器Ｒ１１とコイルＬ１１との接続点
と接地電位との間にはコンデンサＣ１１を接続し、ダイ
オードＸ１のアノードと接地電位との間にはコンデンサ
Ｃ１４を接続している。抵抗器Ｒ１１およびコンデンサ
Ｃ１１は制御端子２に供給される制御電圧Ｖａに含まれ
る高周波数信号を除去するフィルタであり、コイルＬ１
１は発振信号の制御端子２へのリークを阻止するチョー
クコイルである。コンデンサＣ１４は発振信号をバイパ
スしてダイオードＸ１のアノードを高周波的に接地す
る。
のアノードとの間には抵抗器Ｒ１１とコイルＬ１１とを
直列に接続し、抵抗器Ｒ１１とコイルＬ１１との接続点
と接地電位との間にはコンデンサＣ１１を接続し、ダイ
オードＸ１のアノードと接地電位との間にはコンデンサ
Ｃ１４を接続している。抵抗器Ｒ１１およびコンデンサ
Ｃ１１は制御端子２に供給される制御電圧Ｖａに含まれ
る高周波数信号を除去するフィルタであり、コイルＬ１
１は発振信号の制御端子２へのリークを阻止するチョー
クコイルである。コンデンサＣ１４は発振信号をバイパ
スしてダイオードＸ１のアノードを高周波的に接地す
る。
【００２５】制御端子３とバリキャップダイオードＸ１
およびＸ２のカソードとの間には抵抗器Ｒ１２とコイル
Ｌ１２とを直列に接続し、抵抗器Ｒ１２とコイルＬ１２
との接続点と接地電位との間にはコンデンサＣ１２を接
続している。また、制御端子４とバリキャップダイオー
ドＸ２のアノードとの間には抵抗器Ｒ１３とコイルＬ１
３とを直列に接続し、抵抗器Ｒ１３とコイルＬ１３との
接続点と接地電位との間にはコンデンサＣ１３を接続
し、ダイオードＸ２のアノードと接地電位との間にはコ
ンデンサＣ１５を接続している。抵抗器Ｒ１２およびコ
ンデンサＣ１２は制御端子３に供給される制御電圧Ｖｃ
に含まれる高周波数信号を除去するフィルタであり、抵
抗器Ｒ１３およびコンデンサＣ１３は制御端子４に供給
される制御電圧Ｖｂに含まれる高周波数信号を除去する
フィルタである。コイルＬ１２およびＬ１３は発振信号
の制御端子３および４へのリークをそれぞれ阻止するチ
ョークコイルである。コンデンサＣ１５はダイオードＸ
２のアノードを高周波的に接地する。
およびＸ２のカソードとの間には抵抗器Ｒ１２とコイル
Ｌ１２とを直列に接続し、抵抗器Ｒ１２とコイルＬ１２
との接続点と接地電位との間にはコンデンサＣ１２を接
続している。また、制御端子４とバリキャップダイオー
ドＸ２のアノードとの間には抵抗器Ｒ１３とコイルＬ１
３とを直列に接続し、抵抗器Ｒ１３とコイルＬ１３との
接続点と接地電位との間にはコンデンサＣ１３を接続
し、ダイオードＸ２のアノードと接地電位との間にはコ
ンデンサＣ１５を接続している。抵抗器Ｒ１２およびコ
ンデンサＣ１２は制御端子３に供給される制御電圧Ｖｃ
に含まれる高周波数信号を除去するフィルタであり、抵
抗器Ｒ１３およびコンデンサＣ１３は制御端子４に供給
される制御電圧Ｖｂに含まれる高周波数信号を除去する
フィルタである。コイルＬ１２およびＬ１３は発振信号
の制御端子３および４へのリークをそれぞれ阻止するチ
ョークコイルである。コンデンサＣ１５はダイオードＸ
２のアノードを高周波的に接地する。
【００２６】次に、図１の実施の形態を基本回路とする
電圧制御発振器の製作例について説明する。この電圧制
御発振器は、トランジスタＱ１に２ＳＣ４２６６型トラ
ンジスタ（ＮＥＣ社製），バリキャップダイオードＸ１
にＭＡ３３１型バリキャップダイオード（Ｃａ０：５．
８ｐＦ程度，最大逆電圧Ｖｒ：１２Ｖ，日立製作所社
製），バリキャップダイオードＸ２にＨＶＵ３５２型バ
リキャップダイオード（Ｃｂ０：１．８ｐＦ程度，最大
逆電圧Ｖｒ：１２Ｖ，日立製作所社製）を用いる９００
ＭＨｚ帯発振器である。共振器１２は、誘電率９０程度
のセラミックスを共振素子として用い、共振周波数２．
０ＧＨｚ程度である。従って、電圧制御発振器の発振周
波数を下げるため、共振器１２に並列にコンデンサを追
加接続している。
電圧制御発振器の製作例について説明する。この電圧制
御発振器は、トランジスタＱ１に２ＳＣ４２６６型トラ
ンジスタ（ＮＥＣ社製），バリキャップダイオードＸ１
にＭＡ３３１型バリキャップダイオード（Ｃａ０：５．
８ｐＦ程度，最大逆電圧Ｖｒ：１２Ｖ，日立製作所社
製），バリキャップダイオードＸ２にＨＶＵ３５２型バ
リキャップダイオード（Ｃｂ０：１．８ｐＦ程度，最大
逆電圧Ｖｒ：１２Ｖ，日立製作所社製）を用いる９００
ＭＨｚ帯発振器である。共振器１２は、誘電率９０程度
のセラミックスを共振素子として用い、共振周波数２．
０ＧＨｚ程度である。従って、電圧制御発振器の発振周
波数を下げるため、共振器１２に並列にコンデンサを追
加接続している。
【００２７】バリッキャップダイオードＸ１およびＸ２
には、電圧Ｖ１＝０．７Ｖ，電圧Ｖ２＝４．０Ｖ，電圧
Ｖｓ＝１０Ｖの逆バイアス電圧を加えて動作させる。制
御端子３には１０Ｖの制御電圧Ｖｃを固定して加える。
帯域Ａで動作させる場合には、制御端子４に加える制御
電圧Ｖｂを０Ｖに固定し、制御端子２に加える制御電圧
Ｖａは６Ｖから９．３Ｖの間を変化させる。また、帯域
Ｂで動作させる場合には、制御端子２に加える制御電圧
Ｖａを０Ｖに固定し、制御端子４に加える制御電圧Ｖｂ
は６Ｖから９．３Ｖの間を変化させる。これらの設定状
態において、帯域Ａの下限周波数ｆｌは８９２ＭＨｚ，
帯域Ｂの上限周波数は９１６ＭＨｚ，帯域Ａの上限付近
と帯域Ｂの下限付近とが重畳している中点の周波数ｆｍ
は９０８ＭＨｚである。
には、電圧Ｖ１＝０．７Ｖ，電圧Ｖ２＝４．０Ｖ，電圧
Ｖｓ＝１０Ｖの逆バイアス電圧を加えて動作させる。制
御端子３には１０Ｖの制御電圧Ｖｃを固定して加える。
帯域Ａで動作させる場合には、制御端子４に加える制御
電圧Ｖｂを０Ｖに固定し、制御端子２に加える制御電圧
Ｖａは６Ｖから９．３Ｖの間を変化させる。また、帯域
Ｂで動作させる場合には、制御端子２に加える制御電圧
Ｖａを０Ｖに固定し、制御端子４に加える制御電圧Ｖｂ
は６Ｖから９．３Ｖの間を変化させる。これらの設定状
態において、帯域Ａの下限周波数ｆｌは８９２ＭＨｚ，
帯域Ｂの上限周波数は９１６ＭＨｚ，帯域Ａの上限付近
と帯域Ｂの下限付近とが重畳している中点の周波数ｆｍ
は９０８ＭＨｚである。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、可変キャ
パシタンス部が、逆バイアス電圧の変化に対する容量値
の変化比が互いに異なるとともにカソード同志を接続し
た第１のバリキャップダイオードおよび第２のバリキャ
ップダイオードを備え、前記カソードには固定の制御電
圧を印加し、前記第１のバリキャップダイオードのアノ
ードにはこの第１のバリキャップダイオードに逆バイア
ス電圧を与える第１の制御電圧を印加し、前記第２のバ
リキャップダイオードのアノードには前記第１の制御電
圧とは独立してこの第２のバリキャップダイオードに逆
バイアス電圧を与える第２の制御電圧を印加するので、
広帯域でしかも制御電圧対発振周波数の直線性がよい発
振信号を高いＳ／Ｎ比を維持した状態で容易に生成でき
るという効果がある。
パシタンス部が、逆バイアス電圧の変化に対する容量値
の変化比が互いに異なるとともにカソード同志を接続し
た第１のバリキャップダイオードおよび第２のバリキャ
ップダイオードを備え、前記カソードには固定の制御電
圧を印加し、前記第１のバリキャップダイオードのアノ
ードにはこの第１のバリキャップダイオードに逆バイア
ス電圧を与える第１の制御電圧を印加し、前記第２のバ
リキャップダイオードのアノードには前記第１の制御電
圧とは独立してこの第２のバリキャップダイオードに逆
バイアス電圧を与える第２の制御電圧を印加するので、
広帯域でしかも制御電圧対発振周波数の直線性がよい発
振信号を高いＳ／Ｎ比を維持した状態で容易に生成でき
るという効果がある。
【００２９】また、本発明は低い制御電圧で発振周波数
を広帯域に変化できるという効果がある。
を広帯域に変化できるという効果がある。
【図１】本発明による電圧制御発振器の一実施の形態を
示す回路図である。
示す回路図である。
【図２】本実施の形態に用いたバリキャップダイオード
Ｘ１およびＸ２の逆バイアス電圧対容量値特性を示す図
である。
Ｘ１およびＸ２の逆バイアス電圧対容量値特性を示す図
である。
【図３】本実施の形態の電圧制御発振器におけるバリキ
ャップダイオードの容量値と発振周波数との関係を示す
図である。
ャップダイオードの容量値と発振周波数との関係を示す
図である。
【図４】本実施の形態におけるバリキャップダイオード
Ｘ１およびＸ２に印加する制御電圧Ｖａ，ＶｂおよびＶ
ｃの電圧値，電圧制御発振器の発振周波数および帯域の
関係を示す図である。
Ｘ１およびＸ２に印加する制御電圧Ｖａ，ＶｂおよびＶ
ｃの電圧値，電圧制御発振器の発振周波数および帯域の
関係を示す図である。
【図５】本実施の形態に用いた可変キャパシタンス部１
１の詳細回路図である。
１の詳細回路図である。
１ インダクタンス部 ２〜４ 制御端子 ５ 電源端子 ６ 出力端子 １１ 可変キャパシタンス部 １２ 共振器 Ｃ１〜Ｃ６，Ｃ１１〜Ｃ１５ コンデンサ Ｌ１，Ｌ１１〜Ｌ１３ コイル Ｑ１ トランジスタ Ｒ１〜Ｒ３，Ｒ１１〜Ｒ１３ 抵抗器 Ｘ１，Ｘ２ バリキャップダイオード
Claims (3)
- 【請求項１】 コルピッツ型発振器の有するインダクタ
ンス部のインダクタンス素子に並列に接続され，印加さ
れる逆バイアス電圧の変化によって容量値およびこのコ
ルピッツ型発振器の発振周波数を変化させる可変キャパ
シタンス部を備える電圧制御発振器において、 前記可変キャパシタンス部が、前記逆バイアス電圧の変
化に対する容量値の変化比が互いに異なるとともにカソ
ード同志を接続した第１のバリキャップダイオードおよ
び第２のバリキャップダイオードを備え、前記カソード
には固定の制御電圧を印加し、前記第１のバリキャップ
ダイオードのアノードにはこの第１のバリキャップダイ
オードに逆バイアス電圧を与える第１の制御電圧を印加
し、前記第２のバリキャップダイオードのアノードには
前記第１の制御電圧とは独立してこの第２のバリキャッ
プダイオードに逆バイアス電圧を与える第２の制御電圧
を印加することを特徴とする電圧制御発振器。 - 【請求項２】 前記コルピッツ型発振器が、トランジス
タを発振素子とするともにこのトランジスタのベースを
高周波接地しており、 前記インダクタンス素子が、前記トランジスタのコレク
タに接続されるとともにこの電圧制御発振器の発振周波
数付近に共振周波数を持つ共振器であることを特徴とす
る請求項１記載の電圧制御発振器。 - 【請求項３】 前記第１の制御電圧および第２の制御電
圧の各各が、予め定めた所定電圧間でそれぞれ設定可能
であり、前記第１の制御電圧を変化させるときには、前
記第２の制御電圧を前記第１のバリキャップダイオード
に可能な限りの最大逆バイアス電圧を与える電圧に固定
し、前記第２の制御電圧を変化させるときには、前記第
１の制御電圧を前記第２のバリキャップダイオードに可
能な限りの最大逆バイアス電圧を与える電圧に固定する
ことを特徴とする請求項１記載の電圧制御発振器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7177016A JP2793521B2 (ja) | 1995-07-13 | 1995-07-13 | 電圧制御発振器 |
| US08/670,997 US5694092A (en) | 1995-07-13 | 1996-06-28 | Voltage-controlled oscillator including first and second varactors having differing rates of change in capacitance value |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7177016A JP2793521B2 (ja) | 1995-07-13 | 1995-07-13 | 電圧制御発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0927716A true JPH0927716A (ja) | 1997-01-28 |
| JP2793521B2 JP2793521B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=16023695
Family Applications (1)
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