JPS62252206A - 周波数逓倍型電圧制御発振器 - Google Patents

周波数逓倍型電圧制御発振器

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JPS62252206A
JPS62252206A JP62094328A JP9432887A JPS62252206A JP S62252206 A JPS62252206 A JP S62252206A JP 62094328 A JP62094328 A JP 62094328A JP 9432887 A JP9432887 A JP 9432887A JP S62252206 A JPS62252206 A JP S62252206A
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frequency
oscillator
varactor
varactors
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ディディエ　カミンスキー
ナルギーズ　マモダリ
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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】 産業上の利用分野 本発明は、マイクロ波用電子回路、さらに詳細には、発
振器の中心周波数、すなわちいわゆる搬送周波数の近傍
で周波数変調ノイズが少ない電圧制御発振器（ＶＣＯ）
に関するものである。
従来技術 本来、電圧制御発振器（ＶＣＯ）には、電圧の関数であ
る周波数が平らな曲線を描くことに対応して、広い周波
数領域にわたって発振する共振回路が備わっている。こ
れに対して発振周波数がひとつに決まっている発振器は
、周波数曲線が電圧に対して鋭く変化するため、この搬
送周波数の近傍での周波数変ａ　（ＦＭ）ノイズが最小
となる。
ところで、電圧制御発振器の使用が限られていることの
理由のひとつは、搬送周波数の近傍でＦＭノイズが大き
すぎることである。例えば、電界効果トランジスタを用
いたバンド幅の広い（ｌオクターブ）発振器の場合、搬
送周波数の５ＧＨｚに対してこの値から１００　ｋ　Ｈ
ｚ離れた周波数でのＦＭノイズは、一般に−６５〜−８
０ｄ　Ｂ　ｃ　／Ｈｚである。
搬送周波数の近傍のＦＭノイズを減らすためには、電圧
制御発振器を周波数逓倍型にするとよいことが知られて
いる。このタイプの電圧制御発振器においては、２個の
トランジスタが並列に接続されている。基本モードでは
、この２つのトランジスタはドレイン電流の位相が互い
に逆相となるように動作する。
問題点を解決するための手段 本発明によれば、２個のトランジスタの出力電流を互い
に逆相にするためにバラクタまたは可変容量ダイオード
を用いる。このバラクタまたは可変ダイオードの各接続
端子は、電界効果トランジスタのゲートに接続される。
周波数逓倍型電圧制御発振器がバイポーラトランジスタ
からなる場合には、各接続端子は、バイポーラトランジ
スタのベースに接続する。バラクタは従って、２個のト
ランジスタのゲート間に橋を架けるように接続される。
「バラクタ」という語は、リアクタンスをバイアス電圧
を用いて制御することのできるジャンクションダイオー
ド型の装置を指す。
さらに詳細には、本発明によれば、並列に動作する２個
のトランジスタを備え、各トランジスタの接続端子の一
方（ソースまたはドレイン）に集められる電流は位相を
互いに逆相にして、基本周波数の近傍の周波数変調ノイ
ズを低減させる周波数逓倍型電圧制御発振器であって、
上記２個のトランジスタの両ゲートに対して単一の回路
を備え、該単一の回路は、上記トランジスタのゲートに
接続端子がそれぞれ接続されたバラクタにより構成され
ていることを特徴とする発振器が提供される。
】１勇 周波数逓倍型発振器は、２個のトランジスタ、一般１と
はマイクロ波領域で動作する２個の電界効果トランジス
タが組合されて並列に動作する装置として知られている
。共振回路は、２個のトランジスタのゲートが周波数ｆ
０で発振するときに出力端子、すなわちソースまたはド
レインの電流が周波数２ｆｏで発振する構成となってい
る。
公知の周波数逓倍型発振器の一例を第１図に示す。この
周、波数逓倍型発振器は、「プッシュープッシニ」タイ
プである。２個の電界効果トランジスタｌと２は並列に
動作するが、互いに逆相で発振させる。このためには、
２本のマイクロストリップ３と４を互いに平行に配置し
てそれぞれトランジスタのゲートに接続する。リアクタ
ンスが各トランジスタのソースに接続されている。全エ
ネルギは、各トランジスタのドレインに接続されたイン
ピーダンス変換器に集められる。この構成ならびにトラ
ンジスタへのバイアス法は、当業者には公知である。
誘電性共振器５が２本のマイクロス）ＩＪツブ３と４の
間に設置されている。各トランジスタのゲート回路はこ
の誘電性共振器５をはさんで互いに反対側に位置するの
で、各トランジスタのゲート電流がカップルして位相が
丁度圧いに逆相になる。
この条件では、各トランジスタは独立に位相を制御する
ことができない。さらに、両トランジスタのエネルギの
２次高調成分は、この発振器の出力であるトランジスタ
のドレインで位相が一致している。゛ しかし、誘電性共振器を実現するにあたってはいろいろ
な問題点があることが知られている。まず第１に、誘電
性共振器はセラミック製の円筒であることが知られてい
る。周波数が約２０ＧＨｚの場合には、この円筒の直径
は約ｌ　ｍ＋ｎである。この大きさは機械加工するには
小さすぎ、集積回路チップに搭載するには大きすぎる。
次に、誘電性共振器はいろいろな周波数に対して抵抗性
である。というのは、所定の円筒形状内に基本モード以
外のモードも実現可能だからである。従って、ハイブリ
ッドモードや高次モードを、同一のカップリング構造で
も励起することが可能である。このため、所望の周波数
以外の発振を妨げる発振回路を構成する必要がある。
本発明の電圧制御発振器には、上記の誘電性共振器の欠
点がない。さらに、本発明の電圧制御発振器は、半導体
材料からなるチップ上に集積化可能である。半導体材料
としては、周波数に応じてシリコンやＧａＡｓ等のＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物を用いる。本発明の電圧制御発振器もや
はり「ブツシュ−ブツシュ」型である。
本発明の電圧制御発振器は、２つの伺等なチャネルを備
える。第２図かられかるように、２個の電界効果トラン
ジスタ６と７のそれぞれは、ソースが、インダクタ８と
キャパシタ９とからなるＬＣ回路に接続されている。こ
れに対してこの２個のトランジスタのドイレンは、イン
ダクタ１０とキャパシタ２３を介して共に負荷１１に接
続されている。
キャパシタ２３により直流をマイクロ波からデカップル
している。２個のトランジスタには、デカップル用のキ
ャパシタ１３とインダクタ１２を介して電源＋ＶＤＤか
ら電圧が供給される。
この回路の特徴は、基本周波数において、上記の２個の
トランジスタの各ゲートに各接続端子を接続したバラク
タを用いて、２個のトランジスタのゲート間の電流を互
いに逆相にすることにある。
バラクタは、ｐｎ接合または逆バイアスのショットキダ
イオードである。従って、バラクタは、接続端子に印加
される電圧に応じて小さな値の抵抗に直列に接続された
可変容量として機能する。
つまり、バラクタは逆バイアスダイオードである。
現在入手しろる最良のバラクタは、ＧａＡｓからなる超
段階接合バラクタである。
バラクタ１４は、２個のトランジスタ６と７のゲート間
に接続されている。さらに詳細には、このバラクタ１４
の接続端子はそれぞれキャパシタ１５と１６を介してト
ランジスタ７と６のゲートに接続されて、直流電流をゲ
ートの位置でデカップルする。
バラクタ１４の端子には、直接バイアス電圧を印加する
必要がある。このバイアス電圧は、外部接続端子１７と
１８に印加された電圧がインダクタ１９と２１およびデ
カップル用キャパシタ２０と２２でフィルタされたもの
である。
バラクタを用いて同調させることのできる発振器におい
ては、同調周波数帯は、まず第１にトランジスタに接続
されている回路のサセプタンスの変化により規定される
。本発明の発振器においては、トランジスタの端子と並
列に接続されたインダクタはないので、この発振器の周
波数帯は以下の式で表わされる。
ωＩＩＩＩＫ　／ω山＝〜ｒフ響正−−ここに、周波数
ｆは角振動数ωとω＝２πｆの関係があり、Ｃｓａｗ　
（！：　Ｃ１ｎはバラクタの容量の最大値と最小値であ
る。実際には、接続に起因する小さな自己インダクタン
スが必ず存在している。
この自己インダクタンスは、負性コンダクタンス帯域幅
を狭くする効果がある。従って、パラクタ１４により負
性抵抗の範囲が広くなり、ゲート回路のインピーダンス
が変化する。
上記のバラクタの問題点のひとつは、端子に直接バイア
ス電圧を印加する必要があることである。
この場合、バイアス電圧により余分な寄生リアクタンス
が発生する。同調周波数帯をより高周波数にするために
は、電圧制御発振器の各トランジスタのソ、−ス回路に
別の同調用バラクタを接続するとよい。
第３図は、この変形例を示す回路図である。トランジス
タロと７のゲート回路は第２図中のゲート回路と同じで
あり、第１のバラクタ１４を備えている。しかし、トラ
ンジスタ６と７のソース回路には２個の別のバラクタ２
４と２５が接続されている。
すなわち、バラクタ２４がトランジスタ６のソース回路
に接続され、バラクタ２５がトランジスタ７のソース回
路に接続されている。この２つのバラクタ２４と２５は
、それぞれソース回路のインダクタ８とデカップル用キ
ャパシタ９０間に接続されている。
当業者には周知のことであるが、第２のバラクタ２４と
第３のバラクタ２５には、互いに逆相にバイアス電圧が
印加される。バラクタ２４には、端子２６とグラウンド
間で電圧が印加され、バラクタ２５には、端子２７とグ
ラウンドの間で電圧が印加される。
バラクタ２４と２５に供給する電圧はフィルタされてい
る。
ソース回路に接続されたバラクタは、ソースのインピー
ダンスを変化させて負性抵抗の範囲を広げる。従って、
バラクタのキャパシタの容量とソースの容量の関数であ
る電圧制御発振器の同調周波数帯は広くなる。
さらに、２個のトランジスタが互いに逆相で動作するの
で、搬送周波数の近傍のＦＭノイズが低減する。ゲート
回路用バラクタ１４をひとつのみ備える電圧制御発振器
の場合に搬送波の周波数から１０ｋＨｚ離れた周波数で
ＦＭノイズを測定したところ−７５ｄ　Ｂ　ｃ　／Ｈｚ
であった。搬送波の周波数が５．５　ＧＨｚ　（基本モ
ード２．７５ＧＨｚ）のときには、この周波数から１０
０　ｋ　Ｈｚ離れた周波数でのＦＭノイズは−１０５ｄ
　Ｂ　ｃ　／Ｈｚであると推定される。推定値となって
いるのは、搬送波の周波数から１００ｋＨｚ離れた周波
数ではＦＭノイズか弱すぎてスペクトルアナライザのＦ
Ｍノイズにマスクされてしまうからである。
電圧制御発振器に電界効果トランジスタを用いた場合に
ついて説明したが、この電圧制御発振器は、周波数によ
っては電界効果トランジスタの代わりにバイポーラトラ
ンジスタをそのまま用いることのできる構造である。
ダイオードからなるバラクタは、特にマイクロ波領域で
はトランジスタ、インダクタ、キャパシタと同様に集積
化可能であるため、この構造全体をモノリシックに集積
化することが可能である。
本発明の電圧制御発振器は、情報処理システムまたはレ
ーダや通信の分野における局所発振器として使用するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来の周波数逓倍型電圧制御発振器の概略図
であり、 第２図は、本発明の周波数逓倍型電圧制御発振器の回路
図であり、 第３図は、本発明の周波数逓倍型電圧制御発振器の別の
実施例の回路図である。 （主な参照番号） １．２．６．７・・トランジスタ、 ３．４・・マイクロストリップ、 ５・・誘電性共振器、 ８、１０．　１２．　１９．２１・・インダクタ、９、
１３．　１５．　１６．２０．２２．２３・・キャパシ
タ、１４、２４．２５・・バラクタ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）並列に動作する２個のトランジスタを備え、各ト
    ランジスタの接続端子の一方（ソースまたはドレイン）
    に集められる電流は位相を互いに逆相にして、基本周波
    数の近傍の周波数変調ノイズを低減させる周波数逓倍型
    電圧制御発振器であって、上記２個のトランジスタの両
    ゲートに対して単一の回路を備え、該単一の回路は、上
    記トランジスタのゲートに接続端子がそれぞれ接続され
    たバラクタにより構成されていることを特徴とする発振
    器。 （２）上記バラクタの各接続端子と上記２個のトランジ
    スタの各ゲート間にそれぞれキャパシタが接続されて、
    該ゲートが直流電流に対してデカップルされていること
    を特徴とする特許請求の範囲第（３）２個の端子に印加
    された外部電圧により上記バラクタは直流逆バイアスと
    なっており、バイアス用該外部電圧は、キャパシタによ
    り上記２個のトランジスタの各ゲートに対してデカップ
    ルされていることを特徴とする特許請求の範囲第２項に
    記載の発振器。 （４）エネルギがインダクタを介して上記２個のトラン
    ジスタのそれぞれのドレインに集められ、該２個のトラ
    ンジスタそれぞれのドレイン電流が加算されて負荷に供
    給されることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
    の発振器。 （５）上記２個のトランジスタのソース回路に接続され
    た第２と第３のバラクタをさらに備え、第２と第３のバ
    ラクタのおのおのは、インダクタとトランジスタのゲー
    ト回路デカップル用キャパシタとの間に接続されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の発振器
    。 （６）第２と第３のバラクタは、該バラクタと上記デカ
    ップル用キャパシタとに共通する端子とグラウンドとの
    間に外部電圧が印加されて直流逆バイアスとなっている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の発振器
    。
JP62094328A 1986-04-18 1987-04-18 周波数逓倍型電圧制御発振器 Pending JPS62252206A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8605651 1986-04-18
FR8605651A FR2597678B1 (fr) 1986-04-18 1986-04-18 Oscillateur commande par une tension, doubleur de frequence.

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Publication Number Publication Date
JPS62252206A true JPS62252206A (ja) 1987-11-04

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ID=9334403

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62094328A Pending JPS62252206A (ja) 1986-04-18 1987-04-18 周波数逓倍型電圧制御発振器

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US (1) US4754236A (ja)
EP (1) EP0242292B1 (ja)
JP (1) JPS62252206A (ja)
DE (1) DE3762017D1 (ja)
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