JPH1155034A - 電圧制御発振器 - Google Patents

電圧制御発振器

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JPH1155034A
JPH1155034A JP21108697A JP21108697A JPH1155034A JP H1155034 A JPH1155034 A JP H1155034A JP 21108697 A JP21108697 A JP 21108697A JP 21108697 A JP21108697 A JP 21108697A JP H1155034 A JPH1155034 A JP H1155034A
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JP
Japan
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temperature
voltage
controlled oscillator
variable capacitance
capacitance diode
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Application number
JP21108697A
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English (en)
Inventor
Shinichi Yagi
晋一 八木
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH1155034A publication Critical patent/JPH1155034A/ja
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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発振周波数及び変調感度を高精度に温度補償
する。 【解決手段】 コルピッツ型の電圧制御発振器に対し、
その構成素子である可変容量ダイオードCR1のカソー
ド電位を抵抗及びサーミスタRT1からなる温度補償回
路で温度補償し、発振周波数の温度安定度を改善する。
また、可変容量ダイオードCR1のアノードに供給され
る制御電圧を、抵抗及びサーミスタRT2からなる温度
補償回路で温度補償し、電圧制御発振器の変調感度の温
度安定度を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電圧制御発振器に関
し、特に発振周波数及び変調感度について温度補償型の
電圧制御発振器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の電圧制御発振器は、特開
平4―259103号公報に開示されている。かかる従
来の周波数温度補償型の電圧制御発振器が図4に示され
ている。同図に示されている発振器において、CR1は
外部から入力される制御電圧により容量を制御できる可
変容量ダイオードであり、コンデンサC1,C2,C
3,C4,C5(容量値は、順に、C1,C2,C3,
C4,C5であるものとする)、インダクタL1(イン
ダクタンス値は、L1であるものとする)及びトランジ
スタQ1と共にコルピッツ(Colpitts)型電圧
制御発振器を構成している。抵抗R4,R5(抵抗値は
順に、R4,R5であるものとする)は制御電圧を分圧
し、周波数の可変範囲を決定する。電圧制御発振器の発
振周波数fは、 f=1/{2π(L1・C)1/2 }…(1) となる。なお、式(1)において、C=CA +CB であ
り、 CA =C1・C2・CR1/(C1・C2+C1・CR
1+C2・CR2), CB =C3・C4・C5/(C3・C4+C4・C5+
C3・C5) である。
【0003】ここで、周囲温度が変化すると、共振素子
の定数が変化し、発振周波数が変化する。このため、抵
抗R1〜R3及びサーミスタRT1により、可変容量ダ
イオードCR1にカソード電圧を温度補償し、各共振素
子の温度変化分を相殺するように可変容量ダイオードC
R1の動作点を変化させることで、制御電圧がある特定
の値(通常0[V])の時の発振周波数の温度安定性を
高めている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電圧制
御発振器に使用している可変容量ダイオードの特性が図
5及び図6に示されている。図5に示されているよう
に、制御電圧の幅を±V0・R5/(R4+R5)で一
定としたまま可変容量ダイオードの動作点を温度に応じ
て変化させると、可変容量ダイオードの容量の変化量が ΔC(低温)>ΔC(常温)>ΔC(高温) のように変化する。このため、図6に示されているよう
に、電圧制御発振器の変調感度が温度に応じて変化す
る。すなわち、低温(破線),常温(実線),高温(一
点鎖線)の各場合において傾きが夫々変化する。
【0005】このような特性の電圧制御発振器を位相同
期ループ(Phase Locked Loop;PL
L)に用いると、電圧制御発振器の変調感度の変化がそ
のままPLLの応答速度に反映されるため、PLL応答
特性が温度により不安定になるという欠点がある。
【0006】本発明は上述した従来技術の欠点を解決す
るためになされたものであり、その目的は発振周波数及
び変調感度を高い精度で温度補償することのできる電圧
制御発振器を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による電圧制御発
振器は、可変容量ダイオードと発振素子とを含むコルピ
ッツ型の電圧制御発振器であって、前記可変容量ダイオ
ードのアノード側に設けられ自発振器の変調感度の温度
特性を補償するための変調感度温度特性補償手段を含む
ことを特徴とする。
【0008】また、本発明による他の電圧制御発振器
は、前記可変容量ダイオードのカソード側に設けられ自
発振器の発振周波数の温度特性を補償するための発振周
波数温度特性補償手段を更に含むことを特徴とする。
【0009】要するに本電圧制御発振器は、コルピッツ
型の電圧制御発振器に対し、その構成素子である可変容
量ダイオードのカソード側では温度特性を持たせた直流
電圧で発振周波数の温度安定度を改善させており、アノ
ード側では温度特性を持たせた制御電圧で変調感度の温
度安定度を改善させているのである。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の一形態につ
いて図面を参照して説明する。
【0011】図1は本発明による電圧制御発振器の実施
の一形態を示す回路図であり、図4と同等部分は同一符
号により示されている。同図において、可変容量ダイオ
ードCR1、コンデンサC1,C2,C3,C4,C
5、インダクタL1及びトランジスタQ1からなるコル
ピッツ型電圧制御発振器である。可変容量ダイオードC
R1のカソード側には抵抗R1,R2,R3及びサーミ
スタRT1より構成される温度補償回路が接続されてい
る。さらに、アノード側には、外部からの制御電圧を抵
抗R4,R5,R6及びサーミスタRT2により分圧す
る回路が接続されている。
【0012】かかる構成において、制御電圧が0[V]
の場合は、可変容量ダイオードCR1のカソードに抵抗
R1,R2,R3及びサーミスタRT1により電源電圧
を分圧した電圧がかかる。周囲温度が変化すると、発振
器を構成するリアクタンス素子の定数が変化する。これ
を相殺するために可変容量ダイオードCR1のカソード
電圧を温度変化に応じて変化させる。すなわち、制御電
圧が0[V]の場合における発振周波数を温度に関係な
く一定とするように、抵抗R1,R2,R3及びサーミ
スタRT1からなる周波数温度補償回路を用いて、可変
容量ダイオードCR1の動作点を変化させているのであ
る。
【0013】また、可変容量ダイオードCR1の動作点
を変化させることにより生じる可変容量ダイオードCR
1の容量の変化幅が変化してしまうことに対し、抵抗R
4,R5,R6及びサーミスタRT2による制御電圧の
分圧回路にも温度特性を持たせているのである。
【0014】このため、本実施形態の回路においては、
周囲温度に応じて電源電圧の分圧比が温度補償された電
圧が可変容量ダイオードのカソード側に供給されること
から発振周波数の温度安定度が向上する。
【0015】また、アノード側には周囲温度に応じて制
御電圧の分圧比が温度補償された電圧が供給されること
から、変調感度の温度安定度が向上する。
【0016】ここで、図2及び図5を用いて、変調感度
の温度補償動作について説明する。
【0017】いま、制御電圧が0±V0 (V)の範囲で
入力されると仮定すると、可変容量ダイオードCR1の
アノード入力電圧Va(T)は Va(T)=±K(T)V0 …(2) となる。なお、式(2)において、K(T)={R5+
R6・RT2/(R6+RT2)}/{R4+R5+R
6・RT2/(R6+RT2)}である。
【0018】温度によらずに変調感度を一定にするに
は、図2において、ΔC(低温)=ΔC(常温)=ΔC
(高温)=ΔC…(3)とすることが必要である。可変
容量ダイオードCR1の容量の変化分ΔCは、アノード
電位の変化幅によって決定される。このため、各温度で
のカソード電位を中心に、図5に示されているΔCが一
定となるようにK(T)を変化させれば良い。すなわ
ち、抵抗R4,R5,R6及びサーミスタRT2で構成
される温度補償回路を設けることで、電圧制御発振器の
変調感度を、図3に示されているような温度に依存しな
い一定の値とすることが可能となる。なお、図3におい
て、図6の場合と同一の特性については同一の線種によ
って示されているものとする。
【0019】ところで、現実の回路においては、上記式
(3)は近似的に成立するのが一般的である。各温度に
おける可変ダイオードの容量の変化分ΔCは、ほぼ一定
であれば発振周波数が一定であり、PLLのロック状態
が維持される限り問題はない。その他、要求される設計
仕様に応じてサーミスタや各抵抗の特性を選定すれば良
い。
【0020】本例では、温度が上昇すると抵抗値が増加
するサーミスタを用いているが、必要であれば温度が上
昇すると抵抗値が減少するものを用いたり、両者を直列
や並列に組合わせて所望の特性を得ることもできる。
【0021】なお、本発振器によれば温度変化に影響さ
れずに一定の発振出力を得ることができるので、特に温
度変化の激しい宇宙空間において使用する機器に本発振
器を用いればその効果は大きなものとなる。
【0022】これまで説明したように、本発明の電圧制
御発振器では、可変容量ダイオードのカソード側に周囲
温度に応じて電源電圧の分圧比を補正する温度補償回路
を備え、かつ、アノード側に周囲温度に応じて制御電圧
の分圧比を補正する温度補償回路を備えることにより、
発振周波数及び変調感度の温度による変化を、安定にす
ることができるのである。
【0023】請求項の記載に関連して本発明は更に次の
態様をとりうる。
【0024】(1)宇宙空間において使用され可変容量
ダイオードと発振素子とを含む電圧制御発振器であっ
て、前記可変容量ダイオードのアノード側に設けられ自
発振器の変調感度の温度特性を補償するための変調感度
温度特性補償手段を含むことを特徴とする電圧制御発振
器。
【0025】(2)前記変調感度温度特性補償手段は、
周囲温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタ及びこの
サーミスタに直列に接続された抵抗器からなる分圧回路
を含み、この分圧回路による分圧出力電圧を前記可変容
量ダイオードのアノードに印加することを特徴とする
(1)記載の電圧制御発振器。
【0026】(3)前記可変容量ダイオードのカソード
側に設けられ自発振器の発振周波数の温度特性を補償す
るための発振周波数温度特性補償手段を更に含むことを
特徴とする(1)又は(2)記載の電圧制御発振器。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、電圧制御
発振器の可変容量ダイオードのカソード側に、周囲温度
の変化に応じて電源電圧の分圧比を補正する回路を設け
る共に、アノード側に、周囲温度の変化に応じて制御電
圧の分圧比を補正する回路を設けることにより、発振周
波数及び変調感度の温度による変化を、高い精度で補償
することのできる安定にすることができるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態による電圧制御発振器の
構成を示す回路図である。
【図2】図1の電圧制御発振器における可変容量ダイオ
ードの動作点と容量の変化量とを示す図である。
【図3】図1の電圧制御発振器の電圧−周波数特性を示
す図である。
【図4】従来の電圧制御発振器の構成を示す回路図であ
る。
【図5】図4の電圧制御発振器における可変容量ダイオ
ードの動作点と容量の変化量とを示す図である。
【図6】図4の電圧制御発振器の電圧―周波数特性を示
す図である。
【符号の説明】
C1〜C5 コンデンサ CR1 可変容量ダイオード L1 インダクタ Q1 トランジスタ R1〜R6 抵抗 RT1,RT2 サーミスタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可変容量ダイオードと発振素子とを含む
    コルピッツ型の電圧制御発振器であって、前記可変容量
    ダイオードのアノード側に設けられ自発振器の変調感度
    の温度特性を補償するための変調感度温度特性補償手段
    を含むことを特徴とする電圧制御発振器。
  2. 【請求項2】 前記変調感度温度特性補償手段は、周囲
    温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタ及びこのサー
    ミスタに直列に接続された抵抗器からなる分圧回路を含
    み、この分圧回路による分圧出力電圧を前記可変容量ダ
    イオードのアノードに印加することを特徴とする請求項
    1記載の電圧制御発振器。
  3. 【請求項3】 前記可変容量ダイオードのカソード側に
    設けられ自発振器の発振周波数の温度特性を補償するた
    めの発振周波数温度特性補償手段を更に含むことを特徴
    とする請求項1又は2記載の電圧制御発振器。
JP21108697A 1997-08-06 1997-08-06 電圧制御発振器 Pending JPH1155034A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007052343A1 (ja) * 2005-11-02 2007-05-10 Hitachi, Ltd. 電圧制御発振器およびそれを用いたレーダシステム
JP2013031215A (ja) * 2007-10-17 2013-02-07 Autoliv Asp Inc カスケード接続されたエミッタフォロワバッファ段を有する電圧制御発振器
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CN106374836A (zh) * 2016-10-14 2017-02-01 北京无线电计量测试研究所 一种压控温度补偿晶体振荡器

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