JPS59151538A - 注入同期発振器 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は注入同期発振器に係シ、特に分数調波同期発振
器に関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

マイクロ波発振器の周波数安定化には通常同期発振器が
使用されている。そして１０　　程度の高い周波数安定
度をもつマイクロ波帯同期発振器には水晶発振器、特に
温度補償形水晶発振器を基準、信号源とする同期発振器
が使用されている。

次に第１図によ多位相同期形の同期発振器を説明する。

即ち、例えば周波数ｆｒ　＝　１００ＭＨｚの基準信号
源（１）として温度補償形水晶発振器を使用し、この基
準信号源（１）の駆動により発生した基本波を例えばス
テップリカバリダイオードなどを用いたパルス発生器（
２）に入力すると、このパルス発生器（２）からは１／
　ｆ　ｒ周期のサンプリンリングパルスが発生する。そ
してこのサンプリングパルスは例、ｔばバランス形ミク
サを用いた位相比較器（３）に入力される。

一方例えは自走周波数ｆｆ−＝　５．ｏ　ＧＨｚノ電圧
制御発振器（５）からの出力の一部も位相比較器（３）
によシバルスでサンプリングされる。

そして位相比較器（３）内においてはパルス発生器（２
）からのサンプリングパルスの位相と電圧制御発ｍ　器
（５）からパルスでサンプリングされた信号の位相が比
較され、これら両者の位相差に比例して出力される誤差
電圧を例えば演算増幅器を使用したアクティブフィルタ
（４）を介して電圧制御発振器（５）の制御電圧に負帰
還され電圧制御発振器（５）からは例えばＮｆｒ（５Ｇ
Ｈｚ）の基本波ｆｒに同期した高調波が同期出力するよ
うになっている。

然るに、この種の同期発振器は回路構成部品が多いため
に第１に消費電力が多い、第２に信頼性が劣る、第３に
回路が大形になるという問題点がある。

一方性の同期方式として注入同期形の同期発振器がある
。

次にこの注入同期形の同期発振器の基本的構成を第２図
により説明すると、自走周波数ｆｒの被同期マイクロ波
発振器αＯ）、同期源となる周波数（ｆｉ　）の注入信
号の入カポ−）０２．同期発振器の出方ボートαりがサ
ーキュレータ（１１）Ｋ接続された構造とガっている。

一般に注入同期形の同期発振器においては、マイクロ波
発振器の自走周波数ｆ、と、注入信号の周波数（ｆ：）
とがｆｆ：ｆ、の周波数で使用されている。

ただし、本件の場合のように周波数ｆｒの水晶発振器に
マイクリ波発振器ａ鴫を同期する時に注入周波数として
直接ｆｒを用い、周波数Ｎｆｒ（但しＮは自然数）のマ
イクロ波帯同期出力を得ることも原理的には可能である
。

しかし、このような倍調波注入同期ではそもそも発振器
自身の高次の非線形を利用するため同期範囲ノｉｆ、　
−Ｎｆ、ｌｚが極めて狭く、温度変化などによるｆｆの
変動によシ容易に同期はずれを起し易く実用化が困難で
ある。そのため従来の注入同期発振器では、先ず水晶発
振器の周波数（ｆｒ）−をＮ逓倍したｆ、三Ｎｆ、≧ｆ
、の周波数を有する信号を作シ、更に、この信号をマイ
クロ波発振器に注入して同期する方式が使用されていた
。

次にこのような従来の注入同期発振器の回路構成の一例
を第３図によシ説明するが、後述の本発明の説明の便宜
上特に逓倍回路を詳解しである。

即ち、温度補償形水晶発振器などからなる基本波ｆｒの
信号を発生する基準信号源Ｉ２刀によシ駆動されて高調
波を同期出力する例えばステップリカバリダイオードな
どの非線形素子（２２１と、この非線形索子１２２に結
合し、非線形素子（時で発生される基準信号源（２Ｊ）
の基本波（ｆｒ）の高調波のうち、Ｎｆ、の周波数成分
を選択的に通過させる帯域通過フィルタ１２３）からな
るＮ逓倍器（２４）と、第２図で説明したと同様表自走
周波数（ｆｒ）の被同期マイクロ波発振器向、周波数ｆ
ｌ＝Ｎｆｒの注入信号の入カポ−）（１２１，同期発振
器の出力ポートが接続されたサーキュレータ０１）とよ
シ構成されている。

然るに、前述の注入同期形の同期発振器においては、第
１に逓倍効率およびスズリアス−除去の点から低損失の
狭い帯域通過フィルタ（至）が必要となシ、このような
帯域通過フィルタ（２３）の実現のためには高Ｑの共振
器が不可欠となシ、その結果回路が必然的に大形化する
、またサーキュレータαυを必要とするなどの問題点が
あり小形と々シ得ない。

〔発明の目的〕

本発明は、上述した諸問題点に鑑みなされたものでちゃ
、回路構成が比較的簡単であシ、かつ小形である注入同
期発振器を提供することを目的としている。

〔発明の概要〕

即ち、本発明は基準信号源からの基本波の注入によって
高調波を同期ｄ力する注入同期発振器において、基準信
号源によシ駆動されて高調波を発生する非線形素子と、
非線形素子に結合する一つの高調波共振回路と、高調波
共振回路に結合する負性抵抗回路とを具備すると共に高
調波共振回路が非線形素子の発生する高調波を選択する
同調回路及び負性抵抗回路を同期発振させる共振器を兼
用する回路構成になされていることを特徴とする注入同
期発振器である。

〔発明の実施例〕

次に本発明の注入同期発振器の一実施例を躯４図のブロ
ック図で説明する。

即ち、温度補償形水晶発振器カどからなる基準信号源ｃ
３１）からの周波数ｆｒの信号によシ駆動されて周波数
Ｎｆｒの高調波を発生させるステップリカバリダイオー
ドなどの非線形素子０２には周波数Ｎｆ。

に同期されるマイクロ波発振器ｃ３５）が結合されてお
シ、このマイクロ波発振器Ｇ！：ｌは非線形素子Ｇ２側
から自走局波数ｂ（たＮｆｒ）近傍で共振する共振回路
（へ）及び能動素子を含み負性抵抗を発生させるための
負性抵抗回路部の順で接続され構成されている。

このとき非線形素子（３２から共振回路（至）を見込ん
だインピーダンスは周波数Ｎｆｒ近傍に共振点が存在す
るので、適切な回路条件を選べば基準信号源（３１１の
出力が帯域通過フィルタを介することなく効率よく周波
数Ｎｆｒへ高次逓倍され、マイクロ波発振器Ｇωは注入
同期される。

本実施例のような回路構成にすることによシ従来の注入
同期発振器と異なシ、いわば逓倍器の帯域通過フィルタ
と発振器の共振回路とを兼用する回路構成となっている
ので全体の回路を小形に構成できる効果がある。

次に第５図によシ本発明の注入同期発振器の具体例につ
いて説明する。但し基準信号源は省略し７、第４図と同
一符号は同一部を示しである。

即ち、周波数ｆｔの基本波は入力ボート（輯より入力さ
れ、マイクロ波に対する′ｌＲＦチョーク（ＲＦＣ）を
介して非線形素子特に注入され、周波？　Ｎｆ、の高調
波を発生する。

この非線形素子０２からの高調波は容量（Ｃ７）、共振
回路ｃ３３）の共振線路（４υ、容量（Ｃ８）を介して
負性抵抗回路０４１′に含まれる能動素子６１）のベー
スに接続されている。この場合、容量（Ｃ２）は非線形
素子０２と共振回路（ト）との適度の結合金得るだめの
もので、これに合わせた同期範囲が得られるように設定
され、また容量（Ｃ１）は共振回路ｔ３笥と負性抵抗回
路とを適度に結合して最適の発振動作を行なわせるため
に設けられている。更に共振線路（４１）は、はぼλ／
２（但しλ＝Ｃ／ｆ（、λ：波長、Ｃ：位相速度）の分
布定数共振線路である。そして、この共振線路（４１１
に結合する分布定数線路（４りからＮｆ、の周波数を有
する同期発振用力がポー）　（４３１が取シ出される。

負性抵抗回路６４の能動素子６１）にはボー）６２から
一１５■が印加され、抵抗（Ｒｉ　）とチョーク（ＲＦ
ｃ　）を介してエミッタに電圧を印加すると共に、抵抗
（ＲＢｎ）を介してベースに電圧を印加し、ベースは抵
抗（Ｒｎｃ）を介して接地されると共に能動素子６υの
コレクタも接地されるようになっている。

次に第５図の回路構成による５ＧＨｚ帯同期発振□器の
試作、評価結果を述べる。

即ち周波数ｆ　、　：１００　ＭＨｚ、出力１５　ｄ　
Ｂｍの温度補償形水晶発振器からなる基準信号源の信号
を自走周波数ｆｆ中５．　ＯＧＨｚ、出力１５　ｄ　Ｂ
ｍ、発振器負荷Ｑ約２００、周波数温度安定度±４　Ｘ
ｌ０−’（−３０〜＋７０℃）のマイクロ波発振器０ω
に注入したところ、同期周波数５．０ＧＨｚ　、同期出
力約１５ｄＢｍが得られた。

この場合、同期範囲はΔｆ（＝−Ｈｆ、−５，ｏ　ＧＨ
ｚ　１　）毎５ＭＨ，であったが、マイクロ波発振器０
５）の自走側＃数温度変動±２ＭＨｚよシも充分広く安
定な同期が可能である。

第６図はスペクトラムアナライザで観測した同期発振器
のスペクトルであシ、最大スプリアスレベルは約−２５
ｄ　Ｂ　ｃであシ、発振器共振回路の濾波効果によシ離
調周波数の増加と共にスプリアスレベルが急減する。

同期発振器の使用目的によっては、約−２５ｄＢｃのス
プリアスレベルでは充分で力く帯域通過フイ〃りを必要
とする場合もあり得る。しかし既に、ある程度のスプリ
アス抑圧度が得られているために簡便匁小形の帯域通過
フィルタで所要の抑圧度が得られる。

従って本発明は帯域通過フィルタを含む場合においても
従来の位相同期方式よシも構成部品が少なく、小形の同
期発振器を得ることができる。また構成部品が少ないこ
とは信頼性向上の点からも望ましい。更に位相同期方式
では演算増幅器に正負両極性の電源を要するなど数Ｓ類
の電源が必要であったが本発明では基準信号源、マイク
ロ波発振器を単一電源で駆動できるため、電源部分の小
形低電力化もできる。

〔発明の効果〕

上述のように本発明の注入同期発振器はステップリカバ
リーダイオード匁どの非線形素子からなる高次週倍器の
帯域通過フィルタと発振器の共振回路を兼用した回路構
成にすることにより、信頼性が高く、小形低消費電力ｙ
なるのでその工業的価値は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

氷１図は従来の位相同期発振器の回路構成図、第２図は
従来の注入同期発振器の基本回路構成図、第３図は従来
の注入同期発振器の回路構成図、第４図は本発明の注入
同期発振器の一実施例の回路構成図、第５図は本発明の
注入同期発振器の具体例の回路構成図、第６図は第５図
の注入同期発振器で発生されるスペクトルを示す説明図
である。 １．２１．．３１・・基準信号源２・・・パルス発振器
３・・・位相比較器　　　４．アクティブフィルタ５・
・・電圧制御発振器　１０．３５・・・マイクロ波発振
器１１・・・サーキュレータ　２２．３２・・・非線形
素子ｎ・・・帯域通過フィルタ２６・・Ｎ逓倍器３３・
・・共振回路　　　　あ・・・負性抵抗回路４１・・・
共振線路　　　　４２・・・分布定数線路５１・・・能
動素子 代理人　弁理士　井　上　−男 ＠１図 ・ｌ −ス り２ 詰 第　　６　　図 ３ ３ｎ　（ｙＨｘ。 Ｖ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基準信号源からの基本波の注入によって高調波を同期出
   力する注入同期発振器において、前記基準信号源によシ
   駆動されて高調波を発生する非森形素子と、前記非線形
   素子に結合する一つの高調波の共振回路と、前記高調波
   共振回路に結合する負性抵抗回路とを具備すると共に前
   記高調波の共振回路が前記非線形素子の発生する高調波
   を選択する同調回路及び前記負性抵抗回路を同期発振さ
   せる共振器とを兼用する回路構成になされていることを
   特徴とする注入同期発振器。