JPS5926123B2 - 周波数変調発振器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は変調時における出力変動が小さく、かつ変調直
線性が良好な、導波管形周波数変調発振器に関するもの
である。

導波管形の固体発振器に変調用ダイオードを装荷して周
波数変調発振器とするものは既に知られており、例えば
マイクロ波やミリ波を用いて短離や相対速度の測定を行
うＦＭ−〇Ｗレーダの信号源等として用いられている。

このようなＦＭ−ＣＷレーダの信号源としては、ガンダ
イオードやインバットダイオードを使用した固体発振器
を有し、発振用ダイオードのバイアス電圧、電流を変化
したり、又は変調用のバラクタダイオードを装荷して周
波数変調を行う方法が一般的である。

第１図は、従来の変調用ダイオードを用いた導波管形周
波数変調発振器の構成例を示したものである。

第１図において１は矩形導波管、２および３はそれぞれ
導波管１の側面に設けられた導体からなる円筒部である
。

４および５はそれぞれ円筒２および３に嵌合する導体円
柱であって、その表面には絶縁皮膜が設けられている。

円柱４および５の先端にはそれぞれポスト部６および７
が設けられている。

円柱４および５はそれぞれ円筒部２および３の内部を電
気的に絶縁されて移動でき、ポスト部６および７の先端
と導波管１の対向する内壁との間にそれぞれ発振用ダイ
オード８および変調用ダイオード９を保持して、これに
バイアス電流を与えることができる。

バイアスはいずれもポスト部側が＋、導波管側が−にな
るように与えられている。

ただし、バイアスの極性は使用するダイオードに応じて
適宜設定される。

円柱部４とポスト部６および円柱部５とポスト部７はそ
れぞれバイアスポストを形成している。

これによって発振用ダイオード８は動作して発振器の回
路条件によって定まる周波数で発振する。

導波管１の終端に設けられた可動短絡器１０を動かすこ
とによって発振周波数を微調することができる。

変調用ダイオード９はバイアスポスト７と導波管１の間
に与えられるバイアス電圧に応じてその容量値が変化し
、これに対応して発振周波数も変化して周波数変調の目
的が達せられる。

なお第１図の構造において発振用バイアスポストと変調
用バイアスポストの位置を入れかえてもよい。

ＦＭ−ＣＷレーダ用の信号源は、通信用の信号源等と比
較して、広い帯域にわたって周波数変調時の出力変動の
小さいことと変調直線性の良好なことが求められる。

変調用ダイオードを発振器に装荷する方法は他の方法に
比べてこの点で比較的有利であるが、それでも変調時の
出力変動と変調直線性とを同時に満足することは困難で
あり、このため変調用ダイオードに対する要求が極めて
酷しいものとなる傾向があった。

第１図の従来の周波数変調発振器においては、所要の特
性を得るために、変調用バラクタダイオードのバイアス
ポストの各部寸法、すなわち円柱部５の直径Ｄ１ポスト
部の直径ｄおよびポスト部の長さｔを変えて調整を行う
ことができる。

しかしながら、バイアスポストによって生じるリアクタ
ンス成分のため変調回路のＱが一般に高くなり、そのた
め変調時の出力変動および変調直線性を十分良好にする
ことは困難である。

さらに、バイアスポストの形状と使用する変調用ダイオ
ードの特性によって変調回路の特性が決定されるため、
導波管の終端部に設けられた可動短絡器１０によって変
調特性の微調整を行うことも困難である。

第２図は第１図の周波数変調発振器の特性の一例を変調
用バラクタダイオードのバイアス電圧に対して示したも
のであり、Ｖｂｏは中心周波ｆ。

に対するバイアス電圧である。

中心周波数ｆ。（約５０ ＧＨｚ ）に対し周波数範囲
ｆｏ±５０ ＭＨｚにおいて出力変動ΔＰは約０．５ｄ
Ｂである。

また同じ周波数範囲に対し、直線からの最大のずれの周
波数Δｆは約８ ＭＨｚであり、従って変調直線性は次
のごとくなる。

本発明は以上述べたごとき従来技術の欠点を除去した新
規な発明であって、その目的は変調時における出力変動
が少く、また変調直線性の良い周波数変調発振器を提供
することにある。

この目的を達成するため、本発明の周波数変調発振器に
おいてはポスト部の先端にポスト部に比べて十分大きい
直径を有するディスク部を設けることによって変調回路
のＱを低下させ、これによって変調時における出力変動
および変調直線性の改善を図っている。

以下実施例について詳細に説明する。

第３図は本発明の周波数変調発振器の一実施例の構成を
示す図である。

第３図において符号１゜２．３，４，５，６，８，９，
１０のあられすところは第１図の場合と異ならない。

１１は導体からなる円柱部５の先端に設けられた導体ポ
スト部であり、ポスト部１１の先端には導体からなるデ
ィスク部１２が設けられている。

ディスク部１２は、表面に絶縁皮膜を有する円柱部５が
導体円筒部３内を移動するのに伴って移動し、ディスク
部１２の先端と矩形導波管１との間で変調用バラクタダ
イオード９を保持することができる。

一方、表面に絶縁皮膜を有する導体円柱４は導体円筒２
内を移動し、その先端に設けられた導体ポスト部６の先
端と矩形導波管１との間で発振用ダイオード８を保持す
ることができる。

円柱部５とポスト部１１およびディスク部１２はバイア
スポストを形成している。

第１図の場合と同様に発振用ダイオード８はポスト部６
の側が＋、導波管１の側が−になるようにバイアスを与
えられて回路条件で定まる周波数で発振する。

変調用ダイオード９も同様にディスク部１２の側が＋、
導波管１の側が−になるようにバイアスを与えられて、
バイアス電圧に応じてその容量値が変化し、これによっ
て発振周波数を変化させて周波数変調の目的が達せられ
る。

なおダイオード８，９におけるバイアスの極性は使用す
るダイオードに応じ適宜定められる。

第４図は第３図の実施例に示す周波数変調発振器におけ
る出力変動と変調直線性の一例を示したものである。

第４図は変調用バラクタダイオードバイアス電圧に対し
て描かれており、Ｖｂｏは中心周波数ｆ。

に対するバイアス電圧である。出力変動ΔＰは中心周波
数ｆ。

（約５０ ＧＨｚ ）に対し、周波数範囲ｆ。

±５０ＭＨｚにおいて約０．２ｄＢである。

また、同じ周波数範囲に対し直線からの最大のずれの周
波数Δｆは約４ＭＨｚであり、従って変調直線性は となり、第１図の場合に比べて出力変動、変調直線性と
もに向上している。

また可動短絡器１０を動かすことによって変調特性の微
調を行うことも容易である。

これは第３図にみられろごとく、ポスト部の先端にディ
スク部１２を設けたことによって、変調用ダイオードと
導波管とのインピーダンスマツチングが良好となり、変
調回路のＱが低下したためであり、また可動短絡器によ
る変調特性の微調が可能になったことも同じ理由による
ものと考えられる。

第３図の周波数変調発振器において良好な特性を示した
ときの各部寸法の一例としては、使用周波数５０ＧＨｚ
の場合、ポスト部１１の直径ｄ ＝ ０．５ ｉｎ、長
さｔ１＝ １．５ ｍｍ、ディスク部の直径Ｄｏ＝３ｍ
ｍ、長さｔ２−１−５〜１．７ｍｍであった。

このように本発明の周波数変調用発振器によれば、前述
のように変調時の出力変動が小さくかつ変調直線性の良
好な周波数変調用発振器を容易に得ることができ、また
変調用バラククダイオードに対する要求も緩和される。

さらに従来の周波数変調用発振器では困難であった可動
短絡器による変調特性の微調整も可能である。

また構造も簡単でコスト的にも大きな利益が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の周波数変調発振器の一構成例を示す図、
第２図は第１図の周波数変調発振器の特性の一例を示す
図、第３図は本発明の周波数変調発振器の一実施例の構
成を示す図、第４図は第３図の周波数変調発振器の特性
の一例を示す図である。 １・・・・・・矩形導波管、２，３・・・・・・円筒部
、４，５・・・・・・円柱部、６，７，１１・・・・・
・ポスト部、８・・・・・・発振用ダイオード、９・・
・・・・変調用ダイオード、１０・・・・・・可動短絡
器、１２・・・・・・ディスク部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 変調用バラクタダイオードの容量変化によって周波
   数変調を行う導波管形周波数変調発振器において、発振
   用ダイオードに対するバイアスを供給する第１のバイア
   スポストと前記変調用バラクタダイオードに対するバイ
   アスを供給する第２のバイアスポストとを有し、前記第
   １のバイアスポストは導波管の側壁に設けられた第１の
   導体円筒内に嵌合して移動し得る第１の導体円柱部と該
   第１の導体円柱部の先端に設けられ導波管の内壁との間
   に前記発振用ダイオードを保持する第１のポスト部から
   なり、前記第２のバイアスポストは導波管の側壁に設け
   られた第２の導体円筒内に嵌合して移動し得る第２の導
   体円柱部と該第２の導体円柱部の先端に設けられた第２
   のポスト部と該第２のポスト部の先端に設けられ導波管
   の内壁との間に前記変調用バラクタダイオードを保持す
   る円柱状のディスク部とからなることを特徴とする周波
   数変調発振器。