JPH1141031A

JPH1141031A - 電圧制御発振器

Info

Publication number: JPH1141031A
Application number: JP9190253A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ikematsu; 寛池松; Kenji Ito; 健治伊東; Yoji Isoda; 陽次礒田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】異なる発振周波数の電圧制御発振器を同一基
板を用いて構成可能にする。【解決手段】能動素子を用いた能動素子回路部と、こ
の能動素子回路部との接続点でのインピーダンスが所望
の発振周波数で並列共振となる共振器、上記能動素子回
路部と上記共振器との接続点と制御電圧端子との間に設
けられた９０°移相器、及び上記制御電圧端子に接続さ
れたインダクタとバラクタダイオードとの直列接続体で
なる直列共振回路を有する同調回路部とをプリント基板
上に実装して構成されてなる電圧制御発振器において、
上記９０°移相器として、インダクタとキャパシタから
なるローパスフィルタ型９０°移相器１３を用い、所望
の周波数で安定な発振が得られるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、無線通信用送受
信機に使用されるマイクロ波帯の電圧制御発振器に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】無線通信用送受信機に使用されるマイク
ロ波帯の電圧制御発振器においては、広い周波数同調範
囲と良好な位相雑音特性の双方が必要とされる。このよ
うな要求を実現するものとして、図１４に示したような
電圧制御発振器が提案されている。図１４は例えば１９
９４年信学秋季全大Ｃ−４３に示されたような従来の電
圧制御発振器を示したものである。図１４において、１
は発振素子として用いられる能動素子であるトランジス
タ、２はトランジスタ１のベース端子に接続されたイン
ダクタ、３は上記トランジスタ１のエミッタ端子に接続
されて所望の発振周波数で１／２波長の電気長を有する
１／２波長先端開放形共振器、４はマイクロストリップ
線路を用いたインピーダンス変成器形の９０°移相器
で、発振周波数ｆ₀ でλｇ／４の電気長を有する。５は
バラクタダイオード、６はバラクタダイオード５と直列
共振回路部１２を構成するインダクタを示し、この直列
共振回路部１２は、上記共振器３及び上記９０°移相器
４と共に同調回路部１０を構成する。７は上記トランジ
スタ１のコレクタ端子と出力端子８との間に接続された
整合回路で、上記トランジスタ１及び上記インダクタ２
と共に能動素子回路部１１を構成するもので、これら同
調回路部１０及び能動素子回路部１１はプリント基板上
に実装される。なお、９は制御電圧端子である。また、
１／２波長の電気長を有する先端開放形共振器３は、例
えば図１５（ａ）に示すような同軸共振器３ａや、図１
５（ｂ）に示すようなマイクロストリップ共振器３ｂで
構成され、プリント基板上に実装される。

【０００３】このような従来の構成による電圧制御発振
器においては、発振周波数におけるトランジスタ１のベ
ース端子から見たインピーダンスは誘導性、エミッタ端
子から見たインピーダンスは容量性となっており、図１
６に示す直流帰還形のコルピッツ発振回路と等価であ
る。このようなコルピッツ発振回路が発振するための条
件は、図１４に示すトランジスタ１のエミッタ端子から
見た能動素子回路部１１側の反射係数Γａ（図１４中に
図示）と、エミッタ端子から見た同調回路部１０側の反
射係数Γｒ（図１４中に図示）を用いて次の式（１）、
式（２）のように表せる。｜Γａ｜・｜Γｒ｜＞１（１） ∠Γａ＋∠Γｒ＝２ｎπ （ｎ：整数）（２）

【０００４】また、図１４に示したような電圧制御発振
器において、同調回路部１０の等価回路は図１７に示し
た回路で表される。所望の周波数において１／２波長の
電気長を有する先端開放形共振器３は、インダクタＬ
ｒ、キャパシタＣｒ、抵抗Ｇｒの並列共振回路として表
せる。また、バラクタダイオード５とインダクタ６とで
構成される直列共振回路部１２は、インピーダンス変成
器形の９０°移相器４によりインピーダンスが反転する
ため、９０゜位相器の特性インピーダンスＺｔを用い
て、インダクタＣｊ・Ｚｔ²、キャパシタＬｓ／Ｚｔ²、
抵抗Ｒｓ／Ｚｔ²の並列共振回路として表せる。したが
って、同調回路部１０の共振周波数は、図中のＬｒ、Ｃ
ｒによって決まる１／２波長先端開放形共振器３の共振
周波数と、直列共振回路１２を構成するバラクタダイオ
ード５のキャパシタンスＣｊ及びインダクタ６のインダ
クタンスＬｓによって決定される。また、制御電圧端子
９から与えられる制御電圧により、バラクタダイオード
５の接合容量が変化するため、図１７に示すインダクタ
のインダクタンスＣｊ・Ｚｔ²が変化し、同調回路部１
０全体の共振周波数も変化するので、発振周波数を電圧
制御することができる。ただし、このような条件が成立
するのは９０゜移相器４での移相量が９０゜となる周波
数近傍に限られる。

【０００５】図１８に発振条件を表す式（１）、式
（２）を図示する。図１８に示す斜線部（｜Γａ｜＞１
の領域）に同調回路部１０の反射係数Γｒを表す線が含
まれる範囲で発振可能となる。また、トランジスタ１の
エミッタ端子から見た能動素子回路部１１側の反射係数
Γａは、トランジスタ１のベース端子に接続されたイン
ダクタ２のインダクタンスＬｂにより、動作の中心周波
数が図１９のように変化する。したがって、発振器を安
定に動作させるためには、インダクタンスＬｂの値を適
切に設定する必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、マイクロ波
を用いた無線通信システムの一例として、衛星通信に対
する使用周波数は地域により様々な周波数が割り当てら
れている。例えばＫｕ帯での受信周波数では、地域によ
り１０.９５ＧＨｚ〜１１.７ＧＨｚ、１１.７ＧＨｚ〜
１２.２ＧＨｚ、１２.２５ＧＨｚ〜１２.７５ＧＨｚな
どの周波数が割り当てられている。従って、受信機に使
用される局部発振器に対しても様々な周波数のものが要
求される。このような要求に対しては、共振器３として
図１５（ａ）のように実装された同軸共振器３ａのみを
交換または図１５（ｂ）のように実装されたマイクロス
トリップ共振器３ｂの共振器長を変えることにより対応
できれば、回路基板の共通化により低コスト化が図れ
る。また、衛星通信の様にシステムによる要求が多岐に
わたる場合、設計コスト削減のためにも回路基板の共通
化が重要である。

【０００７】これに対し、図１４に示すような従来の構
成による電圧制御発振器では、発振周波数を変更するた
めに、共振器３の交換のみならず、直列共振回路１２の
共振周波数及び９０°移相器４の中心周波数を変更する
必要がある。また、動作の安定化のため能動素子回路部
１１の反射係数Γａが最大となる周波数を変化させるに
は、トランジスタ１のベース端子に接続されたインダク
タ２のインダクタンスを変更する必要がある。すなわ
ち、発振周波数の異なる電圧制御発振器を構成しようと
した場合、マイクロストリップ線路形９０°移相器４の
パターン長、直列共振回路を構成するインダクタ６及び
トランジスタ１のベース端子に接続されたインダクタ２
のインダクタンスを個別に設定する必要があり、発振周
波数ごとに個別の基板が必要となる。このため、少量多
品種の電圧制御発振器を製造しようとした場合に、高コ
ストとなる問題点があった。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、異なる発振周波数の電圧制御発
振器を同一基板を用いて構成可能とすることができる電
圧制御発振器を得ることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電圧制御
発振器は、発振素子として能動素子を用いた能動素子回
路部と、この能動素子回路部との接続点でのインピーダ
ンスが所望の発振周波数で並列共振となる共振器、上記
能動素子回路部と上記共振器との接続点と制御電圧端子
との間に設けられた９０°移相器、及び上記制御電圧端
子に接続されたインダクタとバラクタダイオードとの直
列接続体でなる直列共振回路を有する同調回路部とを基
板上に実装して構成されてなる電圧制御発振器におい
て、上記９０°移相器として、インダクタとキャパシタ
からなるローパスフィルタ形９０°移相器を用いたこと
を特徴とするものである。

【００１０】また、上記ローパスフィルタ形９０°移相
器のインダクタとして、部品交換によりインダクタンス
が変更可能なチップインダクタまたはプリント基板上の
パターンの切断や接続によりインダクタンスが変更し得
る可変インダクタを用いると共に、上記ローパスフィル
タ形９０°移相器のキャパシタとして、部品交換により
キャパシタンスが変更可能なチップキャパシタ、機械的
にキャパシタンスを変化し得るトリマコンデンサまたは
バラクタダイオードのいずれかを用いたことを特徴とす
るものである。

【００１１】また、他の発明に係る電圧制御発振器は、
発振素子として能動素子を用いた能動素子回路部と、こ
の能動素子回路部との接続点でのインピーダンスが所望
の発振周波数で並列共振となる共振器、上記能動素子回
路部と上記共振器との接続点と制御電圧端子との間に設
けられた９０°移相器、及び上記制御電圧端子に接続さ
れたインダクタとバラクタダイオードとの直列接続体で
なる直列共振回路を有する同調回路部とを基板上に実装
して構成されてなる電圧制御発振器において、上記９０
°移相器として、プリント基板上のパターンの切断や接
続によりパターン長が変更可能で所望の周波数で移相量
が９０°となるマイクロストリップ線路形９０°移相器
を用いたことを特徴とするものである。

【００１２】また、上記直列共振回路のインダクタとし
て、部品交換によりインダクタンスが変更可能なチップ
インダクタまたはプリント基板上のパターンの切断や接
続によりインダクタンスが変更し得る可変インダクタを
用いたことを特徴とするものである。

【００１３】また、上記直列共振回路として、該直列共
振回路のインダクタとバラクタダイオードとの直列接続
体にさらにキャパシタを直列接続した回路とし、上記直
列共振回路のキャパシタとして、部品交換によりキャパ
シタンスが変更可能なチップキャパシタまたは機械的に
キャパシタンスが変化し得るトリマコンデンサを用いた
ことを特徴とするものである。

【００１４】また、上記直列共振回路として、該直列共
振回路のインダクタとバラクタダイオードとの直列接続
体の上記インダクタにさらにキャパシタを並列接続した
回路とし、上記直列共振回路のキャパシタとして、部品
交換によりキャパシタンスを変更可能なチップキャパシ
タまたは機械的にキャパシタンスが変化し得るトリマコ
ンデンサを用いたことを特徴とするものである。

【００１５】また、上記能動素子回路部として、トラン
ジスタまたは電界効果トランジスタでなる能動素子と、
部品交換によりインダクタンスが変更可能なチップイン
ダクタまたはプリント基板上のパターンの切断や接続に
よりインダクタンスを可変し得る可変インダクタでなる
インダクタとを備え、上記トランジスタのベース端子ま
たは上記電界効果トランジスタのゲート端子を上記イン
ダクタを介して接地したことを特徴とするものである。

【００１６】また、上記能動素子回路部として、トラン
ジスタまたは電界効果トランジスタでなる能動素子と、
インダクタと部品交換によりキャパシタンスを変更可能
なチップキャパシタあるいは機械的にキャパシタンスを
変化し得るトリマコンデンサとを直列接続した直列共振
回路とを備え、トランジスタのベース端子あるいは電界
効果トランジスタのゲート端子を上記直列共振回路を介
して接地したことを特徴とするものである。

【００１７】また、上記能動素子回路部として、トラン
ジスタまたは電界効果トランジスタでなる能動素子と、
インダクタと部品交換によりキャパシタンスを変更可能
なチップキャパシタあるいは機械的にキャパシタンスを
変化し得るトリマコンデンサとを並列接続した並列共振
回路とを備え、トランジスタのベース端子あるいは電界
効果トランジスタのゲート端子を上記並列共振回路を介
して接地したことを特徴とするものである。

【００１８】また、基板上のパターンの切断や接続など
により容易にパターン長が変化し得る高インピーダンス
線路でなるバイアス回路と、部品交換によりキャパシタ
ンスが変更可能なチップキャパシタまたは機械的にキャ
パシタンスを変化し得るトリマコンデンサでなる直流成
分阻止用のキャパシタとをさらに備えたことを特徴とす
るものである。

【００１９】さらに、上記可変インダクタまたは上記高
インピーダンス線路は、あらかじめ梯子形あるいは田の
字形の形状を有するパターンでなり、パターンを切断す
ることにより所望の電気長に設定可能にしたことを特徴
とするものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態を図につい
て説明する。図１はこの発明の実施の形態１による電圧
制御発振器の一構成例である。図１において、図１４に
示す従来例と同一部分は同一符号を付してその説明は省
略する。新たな符号として、１３はローパスフィルタ形
の９０°移相器を表し、１４は９０°移相器を構成する
インダクタを、１５ａ、１５ｂは９０°移相器を構成す
るキャパシタを示す。

【００２１】本実施の形態１に係る電圧制御発振器にお
いて、基本的な動作原理は図１４に示す従来例の電圧制
御発振器と同様である。また、本実施の形態１に係る電
圧制御発振器では、ローパスフィルタ形の９０°移相器
１３の特性インピーダンスＺｔは、インダクタ１４のイ
ンダクタンスをＬｔ、キャパシタ１５ａ、１５ｂのキャ
パシタンスをＣｔとすると、次の式（３）のように表せ
る。Ｚｔ＝√（Ｌｔ／Ｃｔ）（３）

【００２２】発振器を広帯域化する場合には、１／２波
長先端開放形共振器３と直列共振回路１２との結合を密
とするために、ローパスフィルタ形の９０°移相器１３
の特性インピーダンスＺｔを低インピーダンスとする必
要がある。このような場合、図１４に示す従来例の構成
による電圧制御発振器では、マイクロストリップ形の９
０°移相器４の線路幅を太くする必要があり、大形とな
る。一方、本実施の形態１の場合には、式（３）よりキ
ャパシタンスＣｔを大としてインダクタンスＬｔを小と
すればよい。したがって、従来例の構成と比較して小形
化できるという利点がある。

【００２３】また、本構成による電圧制御発振器では、
インダクタ１４やキャパシタ１５ａ、１５ｂを用いるた
め、チップ部品などの交換可能な回路素子を使用するこ
とができ、同一の基板を用いて定数変更により発振周波
数を変更できる利点がある。また、共振器３としては、
１／２波長の電気長を有する先端開放形共振器に限ら
ず、ｎ／２波長（ｎ＝１，２，３，・・・）の先端開放
形共振器または（２ｎ＋１）／４波長（ｎ＝０，１，
２，・・・）の先端短絡形共振器を用いてもよい。ま
た、ローパスフィルタ形９０°移相器１３として、図１
に示す例では３素子のローパスフィルタ形９０°移相器
を示しているが、３素子以上の多素子のものを用いても
よい。

【００２４】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２による電圧制御発振器の構成例である。図２におい
て、図１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略
する。新たな符号として、１６はローパスフィルタ形の
９０°移相器１３を構成する可変インダクタ、１７ａ、
１７ｂは同様に９０°移相器１３を構成する可変キャパ
シタ、１８は直列共振回路１２を構成するインダクタで
ある。

【００２５】本実施の形態２に係る電圧制御発振器にお
いては、下記の（１）〜（３）方法により、同一の基板
を用いて発振周波数の異なる電圧制御発振器を構成する
ことが可能である。（１）共振器３を異なる共振周波数のものに交換する。（２）ローパスフィルタ形の９０°移相器１３に使用す
る可変インダクタ１６として、図３（ａ）に示すように
部品交換により定数変更可能なチップインダクタ１６ａ
や、図３（ｂ）に示すようにパターンの切断や接続によ
りインダクタンスを変更できるパターンインダクタ１６
ｂを用いるとともに、可変キャパシタ１７ａ，１７ｂと
して、図３（ａ），（ｂ）に示すように部品交換により
定数変更可能なチップキャパシタ１７ａ，１７ｂやトリ
マコンデンサなどキャパシタンスを容易に変更できる素
子を用いる。（３）直列共振回路１２を構成する可変インダクタ１８
を、上述したのと同様にして部品交換により定数変更可
能なチップインダクタや、パターンの切断や接続により
インダクタンスを可変できるインダクタとすることで直
列共振回路１２の共振周波数を変更する。

【００２６】実施の形態３．図４はこの発明の実施の形
態３による電圧制御発振器の構成例を示す。図４におい
て、図２に示す実施の形態２と同一部分は同一符号を付
してその説明は省略する。新たな符号として、１９ａ、
１９ｂはローパスフィルタ形の９０°移相器１３に用い
るバラクタダイオードである。

【００２７】本実施の形態３に係る電圧制御発振器にお
いては、ローパスフィルタ形の９０°移相器１３に用い
るキャパシタをバラクタダイオード１９ａ、１９ｂとす
ることにより、部品交換等をすることなく電気的に移相
量を調整することができる。

【００２８】実施の形態４．図５（ａ）、（ｂ）にこの
発明の実施の形態４による電圧制御発振器の構成例を示
す。図５（ａ）、（ｂ）において、図２及び図４に示す
実施の形態２及び３と同一部分は同一符号を付してその
説明は省略する。新たな符号として、２０は発振周波数
ｆ₀ でλｇ／４の電気長を有し、Ｕ字形でなりパターン
長が可変なマイクロストリップ線路形の９０°移相器
で、例えば図５（ｂ）に示すように、マイクロストリッ
プ線路のパターンを切除して金属パターンを貼り付ける
ことで、所望の発振周波数で移相量を９０゜となるよう
にするものである。きある。

【００２９】本実施の形態４に係る電圧制御発振器にお
いては、９０°移相器を、パターンの切断及び接続によ
りパターン長の変更が可能なマイクロストリップ線路形
の９０°移相器２０とすることにより、所望の発振周波
数で９０゜移相器の移相量が９０゜となるようにするこ
とができる。

【００３０】実施の形態５．図６はこの発明の実施の形
態５による電圧制御発振器の構成例を示す。図６におい
て、図１及び図５に示す実施の形態１及び４と同一部分
は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号と
して、２１ａは直列共振回路部１２のインダクタ６とバ
ラクタダイオード５との直列接続体にさらに直列接続さ
れてなる可変キャパシタである。

【００３１】本実施の形態５に係る電圧制御発振器にお
いては、インダクタ６と直列に接続された可変キャパシ
タ２１ａとして、チップキャパシタやトリマコンデンサ
などキャパシタンスを容易に変更できるキャパシタを接
続することにより、プリント基板上のパターンカット等
を伴わずに同調回路部１０の共振周波数を変更すること
ができる。

【００３２】実施の形態６．図７はこの発明の実施の形
態６による電圧制御発振器の構成例を示す。図７におい
て、図１及び図５に示す実施の形態１及び４と同一部分
は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号と
して、２１ｂは直列共振回路部１２のバラクタダイオー
ド５に直列接続されたインダクタ６にさらに並列接続さ
れてなる可変キャパシタである。

【００３３】本実施の形態６に係る電圧制御発振器は、
インダクタ６に並列に接続されたキャパシタ２１ｂを、
チップキャパシタやトリマコンデンサなどキャパシタン
スを容易に変更できるキャパシタとすることにより、プ
リント基板上のパターンカット等を伴わずに同調回路１
０の共振周波数を変更することができる。

【００３４】実施の形態７．図８にこの発明の実施の形
態７による電圧制御発振器の構成例を示す。図８におい
て、図１４に示す従来例及び図１ないし図７に示す実施
の形態１ないし６と同一部分は同一符号を付してその説
明は省略する。新たな符号として、２２は能動素子回路
部１１内の能動素子としてのトランジスタ１のベース端
子（あるいは電界効果トランジスタのゲート端子）に接
続された可変インダクタである。

【００３５】本実施の形態に係る電圧制御発振器におい
ては、可変インダクタ２２として、トランジスタ１のベ
ース端子（あるいは電界効果トランジスタのゲート端
子）にチップインダクタのような交換可能な素子や、プ
リント基板上のパターンの切断や接続によりインダクタ
ンスを可変できるインダクタを接続することで、能動素
子回路部１１の反射係数Γａが最大となる周波数を可変
できる。

【００３６】実施の形態８．図９にこの発明の実施の形
態８による電圧制御発振器の構成例を示す。図９におい
て、図１４に示す従来例及び図１ないし図７に示す実施
の形態１ないし６と同一部分は同一符号を付してその説
明は省略する。新たな符号として、２３ａは能動素子回
路部１１のトランジスタ１のベース端子（あるいは電界
効果トランジスタのゲート端子）に接続されたインダク
タ２に直列接続された可変キャパシタである。

【００３７】本実施の形態８に係る電圧制御発振器にお
いては、トランジスタ１のベース端子（あるいは電界効
果トランジスタのゲート端子）にインダクタ２とチップ
キャパシタやトリマコンデンサなどキャパシタンスを容
易に変更できる可変キャパシタ２３ａを直列接続して直
列共振回路を設けることにより、プリント基板上のパタ
ーンカット等を伴わずに能動素子回路部１１の反射係数
Γａが最大となる周波数を可変できる。

【００３８】実施の形態９．図１０にこの発明の実施の
形態９による電圧制御発振器の構成例を示す。図１０に
おいて、図１４に示す従来例及び図１ないし図７に示す
実施の形態１ないし６と同一部分は同一符号を付してそ
の説明は省略する。新たな符号として、２３ｂは能動素
子回路部１１のトランジスタ１のベース端子（あるいは
電界効果トランジスタのゲート端子）に接続されたイン
ダクタ２に並列接続された可変キャパシタである。

【００３９】本実施の形態９に係る電圧制御発振器にお
いては、トランジスタ１のベース端子（あるいは電界効
果トランジスタのゲート端子）に接続されたインダクタ
２とチップキャパシタやトリマコンデンサなどキャパシ
タンスを容易に変更できるキャパシタ２３ｂとを並列接
続した並列共振回路を設けることにより、プリント基板
上のパターンカット等を伴わずに能動素子部１１の反射
係数Γａが最大となる周波数を可変できる。

【００４０】実施の形態１０．図１１はこの発明の実施
の形態１０による電圧制御発振器の構成例を示す。図１
１において、図１４に示す従来例及び図１ないし図１０
に示す実施の形態１ないし９と同一部分は同一符号を付
してその説明は省略する。新たな符号として、２４ａ〜
２４ｃはバイアス回路用の高インピーダンス線路、２５
ａ，２５ｂはバイアス回路に用いる直流成分阻止用のキ
ャパシタである。

【００４１】本実施の形態１０に係る電圧制御発振器に
おいては、トランジスタ１との接続点でインピーダンス
開放となるようにバイアス回路としての高インピーダン
ス線路２４の線路長及び直流阻止用キャパシタ２５のキ
ャパシタンスを変化させることにより、異なる周波数で
基板上のバイアス回路のパターンを共通化できるように
したものである。

【００４２】次に、図１２はこの発明の上記実施の形態
２ないし１０で使用するパターンの切断によってインダ
クタンスを可変できる可変インダクタおよび物理的な線
路長を可変できる高インピーダンス線路の構成例を示
す。図１２において、２６は可変インダクタ及び高イン
ピーダンス線路にあたる梯子形のパターン、２７はパタ
ーンの切断位置である。

【００４３】一般に、ガラスエポキシやテフロンなどの
誘電体材料を用いた厚膜基板においては、高インピーダ
ンス線路は０．２mm程度のパターン幅が用いられるた
め、銅箔等の材料を用いて接続することが困難である。
従って、あらかじめ、パターン間を梯子形に接続してお
き、所望の発振周波数に応じて切断して使用することに
より、工作の容易性が向上する。

【００４４】また、図１３は他の構成による可変インダ
クタ及び高インピーダンス線路の構成を示す。この構成
では、パターン間をあらかじめ田の字形に接続してお
き、所望の発振周波数に応じて切断して使用することに
よりインダクタ及び線路長を可変する。この場合、梯子
形のインダクタを用いる場合と比較して、微調整が可能
であるが、切断箇所は多くなる。

【００４５】上述したように、この発明に係る電圧制御
発振器を要約すると次のようになる。すなわち、ローパ
スフィルタ形の９０°移相器を用いることにより回路を
小形化することができる。また、同軸共振器などの共振
器を交換するとともに、バラクタダイオードと直列共振
回路を構成するインダクタのインダクタンスを変化さ
せ、さらに、マイクロストリップ線路形の９０°移相器
のパターン長の変化あるいはローパスフィルタ形の９０
°移相器のキャパシタ及びインダクタの定数を変化させ
ることにより、所望の周波数で９０°の移相量となり、
同調回路部の共振周波数が変化する。

【００４６】さらに、トランジスタのベース端子に接続
されるインダクタのインダクタンスを可変することによ
り、発振素子部の反射係数Γａの周波数特性を変化させ
ることができる。さらにまた、バイアス回路を構成する
高インピーダンス線路のパターン長と直流阻止用のキャ
パシタのキャパシタンスを変化させることにより、異な
る周波数においても高周波特性に影響のないバイアス回
路を構成できるようになる。

【００４７】したがって、上記のように構成された電圧
制御発振器においては、低位相雑音特性と広い周波数同
調範囲を保持したままで、同一の基板上に発振周波数が
異なる電圧制御発振器を構成することができ、例えば、
衛星通信用送受信器においては様々なシステムに対応し
て少量多品種の電圧制御発振器が必要とされるが、この
様な様々な発振周波数の電圧制御発振器における開発時
間や設計コストを低減することができる。また、同一の
プリント基板で様々な発振周波数の電圧制御発振器を実
現することができるため、プリント基板の製造コストを
低減することができ、マイクロ波帯の電圧制御発振器の
低コスト化に資することができる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、発振
素子として能動素子を用いた能動素子回路部と、この能
動素子回路部との接続点でのインピーダンスが所望の発
振周波数で並列共振となる共振器、上記能動素子回路部
と上記共振器との接続点と制御電圧端子との間に設けら
れた９０°移相器、及び上記制御電圧端子に接続された
インダクタとバラクタダイオードとの直列接続体でなる
直列共振回路を有する同調回路部とを基板上に実装して
構成されてなる電圧制御発振器において、上記９０°移
相器として、インダクタとキャパシタからなるローパス
フィルタ形９０°移相器を用いたことにより、電圧制御
発振器を小形化するとともに部品交換等の簡易な手段に
より周波数変更を行うことができ、異なる発振周波数の
電圧制御発振器を同一基板を用いて構成可能とすること
ができる。

【００４９】また、上記ローパスフィルタ形９０°移相
器のインダクタとして、部品交換によりインダクタンス
が変更可能なチップインダクタまたはプリント基板上の
パターンの切断や接続によりインダクタンスが変更し得
る可変インダクタを用いると共に、上記ローパスフィル
タ形９０°移相器のキャパシタとして、部品交換により
キャパシタンスが変更可能なチップキャパシタ、機械的
にキャパシタンスを変化し得るトリマコンデンサまたは
バラクタダイオードのいずれかを用いたことにより、異
なる周波数の電圧制御発振器を同一の基板上に構成でき
る。

【００５０】また、他の発明に係る電圧制御発振器は、
発振素子として能動素子を用いた能動素子回路部と、こ
の能動素子回路部との接続点でのインピーダンスが所望
の発振周波数で並列共振となる共振器、上記能動素子回
路部と上記共振器との接続点と制御電圧端子との間に設
けられた９０°移相器、及び上記制御電圧端子に接続さ
れたインダクタとバラクタダイオードとの直列接続体で
なる直列共振回路を有する同調回路部とを基板上に実装
して構成されてなる電圧制御発振器において、上記９０
°移相器として、プリント基板上のパターンの切断や接
続によりパターン長が変更可能で所望の周波数で移相量
が９０°となるマイクロストリップ線路形９０°移相器
を用いたことにより、パターンの切断及び接続によりマ
イクロストリップ線路形の９０°移相器の物理長を可変
し得ることができ、異なる周波数の電圧制御発振器であ
っても同一の基板上に構成できる。

【００５１】また、上記直列共振回路のインダクタとし
て、部品交換によりインダクタンスが変更可能なチップ
インダクタまたはプリント基板上のパターンの切断や接
続によりインダクタンスが変更し得る可変インダクタを
用いたことにより、可変インダクタを用いて直列共振回
路の共振周波数を変化させることにより、異なる周波数
の電圧制御発振器であっても同一の基板上に構成でき
る。

【００５２】また、上記直列共振回路として、該直列共
振回路のインダクタとバラクタダイオードとの直列接続
体にさらにキャパシタを直列接続した回路とし、上記直
列共振回路のキャパシタとして、部品交換によりキャパ
シタンスが変更可能なチップキャパシタまたは機械的に
キャパシタンスが変化し得るトリマコンデンサを用いた
ことにより、可変キャパシタを用いて直列共振回路の共
振周波数を変化させることにより、異なる周波数の電圧
制御発振器であっても同一の基板上に構成できる。

【００５３】また、上記直列共振回路として、該直列共
振回路のインダクタとバラクタダイオードとの直列接続
体の上記インダクタにさらにキャパシタを並列接続した
回路とし、上記直列共振回路のキャパシタとして、部品
交換によりキャパシタンスを変更可能なチップキャパシ
タまたは機械的にキャパシタンスが変化し得るトリマコ
ンデンサを用いたことにより、可変キャパシタを用いて
直列共振回路の共振周波数を変化させることにより、異
なる周波数の電圧制御発振器であっても同一の基板上に
構成できる。

【００５４】また、上記能動素子回路部として、トラン
ジスタまたは電界効果トランジスタでなる能動素子と、
部品交換によりインダクタンスが変更可能なチップイン
ダクタまたはプリント基板上のパターンの切断や接続に
よりインダクタンスを可変し得る可変インダクタでなる
インダクタとを備え、上記トランジスタのベース端子ま
たは上記電界効果トランジスタのゲート端子を上記イン
ダクタを介して接地したことにより、可変インダクタに
より能動素子回路部の反射係数が最大となる周波数を可
変できる。

【００５５】また、上記能動素子回路部として、トラン
ジスタまたは電界効果トランジスタでなる能動素子と、
インダクタと部品交換によりキャパシタンスを変更可能
なチップキャパシタあるいは機械的にキャパシタンスを
変化し得るトリマコンデンサとを直列接続した直列共振
回路とを備え、トランジスタのベース端子あるいは電界
効果トランジスタのゲート端子を上記直列共振回路を介
して接地したことにより、可変キャパシタにより能動素
子回路部の反射係数が最大となる周波数を可変できる。

【００５６】また、上記能動素子回路部として、トラン
ジスタまたは電界効果トランジスタでなる能動素子と、
インダクタと部品交換によりキャパシタンスを変更可能
なチップキャパシタあるいは機械的にキャパシタンスを
変化し得るトリマコンデンサとを並列接続した並列共振
回路とを備え、トランジスタのベース端子あるいは電界
効果トランジスタのゲート端子を上記並列共振回路を介
して接地したことにより、可変キャパシタにより能動素
子回路部の反射係数が最大となる周波数を可変できる。

【００５７】また、基板上のパターンの切断や接続など
により容易にパターン長が変化し得る高インピーダンス
線路でなるバイアス回路と、部品交換によりキャパシタ
ンスが変更可能なチップキャパシタまたは機械的にキャ
パシタンスを変化し得るトリマコンデンサでなる直流成
分阻止用のキャパシタとをさらに備えたことにより、バ
イアス回路を構成する高インピーダンス線路の線路長を
可変とし、直流成分を阻止するキャパシタを可変キャパ
シタとすることで、異なる周波数の電圧制御発振器であ
ってもバイアス回路のパターンを共通化することができ
る。

【００５８】さらに、上記可変インダクタまたは上記高
インピーダンス線路は、あらかじめ梯子形あるいは田の
字形の形状を有するパターンでなり、パターンを切断す
ることにより所望の電気長に設定可能にしたことによ
り、所望の発振周波数に応じて可変インダクタのインダ
クタンスまたは上記高インピーダンス線路の線路長を調
整することを容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係る電圧制御発振
器を示す構成図である。

【図２】この発明の実施の形態２に係る電圧制御発振
器を示す構成図である。

【図３】図２のローパスフィルタ形９０°移相器１３
の実装図である。

【図４】この発明の実施の形態３に係る電圧制御発振
器を示す構成図である。

【図５】この発明の実施の形態４に係る電圧制御発振
器を示す構成図である。

【図６】この発明の実施の形態５に係る電圧制御発振
器を示す構成図である。

【図７】この発明の実施の形態６に係る電圧制御発振
器を示す構成図である。

【図８】この発明の実施の形態７に係る電圧制御発振
器を示す構成図である。

【図９】この発明の実施の形態８に係る電圧制御発振
器を示す構成図である。

【図１０】この発明の実施の形態９に係る電圧制御発
振器を示す構成図である。

【図１１】この発明の実施の形態１０に係る電圧制御
発振器を示す構成図である。

【図１２】この発明の電圧制御発振器に使用する梯子
形のインダクタ及び高インピーダンス線路を示す構成図
である。

【図１３】この発明の電圧制御発振器に使用する田の
字形のインダクタ及び高インピーダンス線路を示す構成
図である。

【図１４】従来の電圧制御発振器を示す構成図であ
る。

【図１５】共振器の実装形態の一例を示す図である。

【図１６】直流帰還形のコルピッツ発振器の動作説明
図である。

【図１７】電圧制御発振器の同調回路部の等価回路を
示す説明図である。

【図１８】一般的な電圧制御発振器の発振条件を示す
説明図である。

【図１９】電圧制御発振器の能動素子回路部の動作を
示す説明図である。

【符号の説明】

１トランジスタ、２インダクタ、５バラクタダイ
オード、６インダクタ、７整合回路、８出力端
子、９制御電圧端子、１０同調回路部、１１能動
素子回路部、１２直列共振回路、１３ローパスフィ
ルタ形の９０°移相器、１４インダクタ、１５ａ，１
５ｂキャパシタ、１６可変インダクタ、１７ａ，１
７ｂ可変キャパシタ、１８可変インダクタ、１９
ａ，１９ｂバラクタダイオード、２０マイクロスト
リップ形の９０°移相器、２１ａ，２１ｂ可変キャパ
シタ、２２可変インダクタ、２３ａ，２３ｂ可変キ
ャパシタ、２４ａ〜２４ｃ高インピーダンス線路、２
５ａ，２５ｂ可変キャパシタ、２６インダクタ及び
高インピーダンス線路のパターン、２７パターンカッ
トの位置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発振素子として能動素子を用いた能動素
子回路部と、この能動素子回路部との接続点でのインピ
ーダンスが所望の発振周波数で並列共振となる共振器、
上記能動素子回路部と上記共振器との接続点と制御電圧
端子との間に設けられた９０°移相器、及び上記制御電
圧端子に接続されたインダクタとバラクタダイオードと
の直列接続体でなる直列共振回路を有する同調回路部と
を基板上に実装して構成されてなる電圧制御発振器にお
いて、上記９０°移相器として、インダクタとキャパシ
タからなるローパスフィルタ形９０°移相器を用いたこ
とを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項２】請求項１記載の電圧制御発振器におい
て、上記ローパスフィルタ形９０°移相器のインダクタ
として、部品交換によりインダクタンスが変更可能なチ
ップインダクタまたはプリント基板上のパターンの切断
や接続によりインダクタンスが変更し得る可変インダク
タを用いると共に、上記ローパスフィルタ形９０°移相
器のキャパシタとして、部品交換によりキャパシタンス
が変更可能なチップキャパシタ、機械的にキャパシタン
スを変化し得るトリマコンデンサまたはバラクタダイオ
ードのいずれかを用いたことを特徴とする電圧制御発振
器。
【請求項３】発振素子として能動素子を用いた能動素
子回路部と、この能動素子回路部との接続点でのインピ
ーダンスが所望の発振周波数で並列共振となる共振器、
上記能動素子回路部と上記共振器との接続点と制御電圧
端子との間に設けられた９０°移相器、及び上記制御電
圧端子に接続されたインダクタとバラクタダイオードと
の直列接続体でなる直列共振回路を有する同調回路部と
を基板上に実装して構成されてなる電圧制御発振器にお
いて、上記９０°移相器として、プリント基板上のパタ
ーンの切断や接続によりパターン長が変更可能で所望の
周波数で移相量が９０°となるマイクロストリップ線路
形９０°移相器を用いたことを特徴とする電圧制御発振
器。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の電
圧制御発振器において、上記直列共振回路のインダクタ
として、部品交換によりインダクタンスが変更可能なチ
ップインダクタまたはプリント基板上のパターンの切断
や接続によりインダクタンスが変更し得る可変インダク
タを用いたことを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載の電
圧制御発振器において、上記直列共振回路として、該直
列共振回路のインダクタとバラクタダイオードとの直列
接続体にさらにキャパシタを直列接続した回路とし、上
記直列共振回路のキャパシタとして、部品交換によりキ
ャパシタンスが変更可能なチップキャパシタまたは機械
的にキャパシタンスが変化し得るトリマコンデンサを用
いたことを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項６】請求項１ないし４のいずれかに記載の電
圧制御発振器において、上記直列共振回路として、該直
列共振回路のインダクタとバラクタダイオードとの直列
接続体の上記インダクタにさらにキャパシタを並列接続
した回路とし、上記直列共振回路のキャパシタとして、
部品交換によりキャパシタンスを変更可能なチップキャ
パシタまたは機械的にキャパシタンスが変化し得るトリ
マコンデンサを用いたことを特徴とする電圧制御発振
器。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれかに記載の電
圧制御発振器において、上記能動素子回路部として、ト
ランジスタまたは電界効果トランジスタでなる能動素子
と、部品交換によりインダクタンスが変更可能なチップ
インダクタまたはプリント基板上のパターンの切断や接
続によりインダクタンスを可変し得る可変インダクタで
なるインダクタとを備え、上記トランジスタのベース端
子または上記電界効果トランジスタのゲート端子を上記
インダクタを介して接地したことを特徴とする電圧制御
発振器。
【請求項８】請求項１ないし６のいずれかに記載の電
圧制御発振器において、上記能動素子回路部として、ト
ランジスタまたは電界効果トランジスタでなる能動素子
と、インダクタと部品交換によりキャパシタンスを変更
可能なチップキャパシタあるいは機械的にキャパシタン
スを変化し得るトリマコンデンサとを直列接続した直列
共振回路とを備え、トランジスタのベース端子あるいは
電界効果トランジスタのゲート端子を上記直列共振回路
を介して接地したことを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項９】請求項１ないし６のいずれかに記載の電
圧制御発振器において、上記能動素子回路部として、ト
ランジスタまたは電界効果トランジスタでなる能動素子
と、インダクタと部品交換によりキャパシタンスを変更
可能なチップキャパシタあるいは機械的にキャパシタン
スを変化し得るトリマコンデンサとを並列接続した並列
共振回路とを備え、トランジスタのベース端子あるいは
電界効果トランジスタのゲート端子を上記並列共振回路
を介して接地したことを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項１０】請求項１ないし９のいずれかに記載の
電圧制御発振器において、基板上のパターンの切断や接
続などにより容易にパターン長が変化し得る高インピー
ダンス線路でなるバイアス回路と、部品交換によりキャ
パシタンスが変更可能なチップキャパシタまたは機械的
にキャパシタンスを変化し得るトリマコンデンサでなる
直流成分阻止用のキャパシタとをさらに備えたことを特
徴とする電圧制御発振器。
【請求項１１】請求項２、４、７または１０のいずれ
かに記載の電圧制御発振器において、上記可変インダク
タまたは上記高インピーダンス線路は、あらかじめ梯子
形あるいは田の字形の形状を有するパターンでなり、パ
ターンを切断することにより所望の電気長に設定可能に
したことを特徴とする電圧制御発振器。