JPS625362B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、増幅器に正帰還回路を設けて発振回
路を構成し、その正帰還回路に可変容量ダイオー
ドで構成される共振回路を付加した周波数変調装
置に関するものである。 周波数変調器に於ては、変調の直線性をどの様
な方法により達成するかが最大の問題点である。
インダクタンスＬ、キヤパシタンスＣからなる共
振回路の共振周波数（＝１／２π√）が発
振周波数である様な発振器があれば、キヤパシタ
ンスＣを可変容量ダイオードに置換ることにより
周波数変調器となる。可変容量ダイオードのキヤ
パシタンスＣは一般に印加電圧Ｖに対してＣ＝
KV^-n（Ｋは定数、ｎは自然数）と表わされるの
で、周波数変調器の発振周波数は、

【式】 となる。従つて、ｎが２であれば、発振周波数
は完全に印加電圧Ｖに比例し、完全な変調の直線
性が得られる。 従来に於ける周波数変調器の変調の直線性を得
る一つの方法は、出来るだけｎが２に近い或いは
２以上の可変容量ダイオードを用いて、変調の直
線性を満足させるものであつた。マイクロ波通信
装置の端局に多く使用されている70MHz周波数
変調器はその代表的なものである。しかるに、こ
の場合には、ｎが２或いは２以上の可変容量ダイ
オードが高価であること、周波数が高くなつた場
合にそれに比例したキヤパシタンスの小さな可変
容量ダイオードがないことが欠点であつた。 そこで、周波数の高いマイクロ波の周波数変調
器に於ては、マイクロ波の周波数逓倍用として使
われているｎが1/2〜1/3のバラクタダイオードを
変調用ダイオードとして用いている。この場合
に、バラクタダイオードで構成される共振回路の
共振周波数の変化は印加電圧を増加させるとｎが
1/2〜1/3なので変調感度は低下して行き、直線性
は得られない。その為に、マイクロ波の周波数変
調器に於ては、発振回路を一つの共振回路とし、
これにバラクタダイオードを含む他の共振回路を
結合させて複共振回路とし、その共振特性を利用
して先の印加電圧の増加に対する変調感度の低下
を補正することにより、直線性を得る様にしてい
る。しかしながら、この場合には複共振回路を用
いている為に、よく知られている様に二つの発振
モードが存在し、発振動作が不安定になる欠点を
有する。 本発明は従来の技術に内在する上記諸欠点を除
去する為になされたものであり、従つて本発明の
目的は、ｎが２以下の廉価な可変容量ダイオード
を用いて複共振回路の共振特性を利用することな
しに動作の安定した新規な周波数変調装置を提供
することにある。 本発明の上記目的は、位相遅れを有する増幅器
に正帰還回路を接続して構成される発振器と、前
記正帰還回路に付加された印加電圧に対してｎの
値が増加する様な可変容量ダイオードとコイルと
から構成される共振回路と、さらに変調特性を調
整する補助的手段として正帰還回路に挿入された
可変コンデンサによる位相推移器とにより構成さ
れた周波数変調装置により達成される。 本発明は、印加電圧に対してｎの値が増加する
様な可変容量ダイオードを利用した共振回路は、
変調特性の微分特性が周波数の増加に対して増加
する範囲を有することを利用している。すなわ
ち、本共振回路を増幅器の正帰還回路に付加すれ
ば、変調特性の微分特性が周波数の増加に対して
増加する特性を有する周波数変調装置が構成でき
る。さらに、補助的調整手段として正帰還回路に
挿入された可変コンデンサによる移相推移器の容
量を増加させると正帰還回路の位相遅れが増加し
て変調特性の微分特性が周波数の増加に対して減
少することを利用して、前記共振回路による微分
特性の増加と、前記可変コンデンサによ微分特性
の減少とを相殺させるように可変コンデンサを調
整することにより、直線性のよい変調特性が得ら
れる。 以下、本発明をその良好な一実施例について図
面を参照しながら詳細に説明する。 第１図は本発明による周波数変調装置の一実施
例を示す回路構成図である。IC化された増幅器
１の出力端より帰還量を決める抵抗２と３、位相
を補正するための位相推移器となる可変コンデン
サ４を通して、増幅器の入力端に戻して正帰還回
路を構成し、これに可変容量ダイオード５、コイ
ル６及び変調信号を阻止するためのコンデンサ７
で構成される共振回路８を付加することにより、
所要の帰還量と位相を調整すれば、共振回路８の
共振周波数が略発振周波数である発振回路が構成
される。従つて、可変容量ダイオード５に変調信
号を印加すれば、周波数変調器となる。可変容量
ダイオード５への変調信号は端子９よりコンデン
サ１０、高周波をバイパスする為のコンデンサ１
１、高周波を阻止するためのコイル１２を通して
印加される。同じく直流バイアス電圧は端子１３
より抵抗１４を通して印加される。周波数変調器
の出力は端子１５より取り出され、増幅器１への
直流バイアス電圧は端子１６より印加される。 第２図は本発明による周波数変調装置の動作を
説明する為の増幅器１（第１図参照）として使用
されるIC増幅器MC5152（日本電気株式会社製）
の利得と位相の周波数特性の実測値を示す図であ
り、曲線１７が利得、曲線１８が位相を示す。増
幅器に正帰還をかけて発振器を構成する場合に
は、帰還信号の増幅器の入力端での位相が０とな
る必要があり、発振周波数は共振回路の位相と増
幅器の位相が相殺されて０となる周波数であるか
ら、増幅器の周波数の増加にともなう位相遅れの
増加は発振周波数が共振器の共振周波数の増加に
比例せずに変化量が減少することをもたらし、変
調器として直線性を得られなくなる。すなわち、
第１図の共振回路８の共振周波数の変化が印加す
る変調信号に対して完全に直線であつても、周波
数の高い方で変調感度が低下する傾向、即ち、変
調特性の微分特性が周波数に対して負の傾斜とな
る。 この負の傾斜は正帰還回路の位相遅れの増加に
ともない増加する傾向となる。さらに、増幅器の
位相と共振回路の位相とが相殺されて０となる周
波数すなわち発振周波数は、増幅器により構成さ
れる正帰還回路の帰還したときの位相遅れの量が
増加すれば低い周波数へと移動するため、この負
の傾斜は位相遅れの量にともない増加する傾向と
なる。 第３図は本発明による周波数変調装置の動作を
説明する為のｎが２以下の可変容量ダイオード
1S2208（日本電気株式会社製）の印加電圧Ｖに
対する容量Ｃの変化の実測値と、この実測値より
求めた近似式Ｃ＝19.3V^-(0.^018V+0.³⁾、すなわち対
数で表わせばlogC＝−（0.018V＋0.3）log
（19.3V）より計算した容量変化を示す図であ
り、曲線１９が実測値、曲線２０が近似式の計算
値である。 第４図は第３図より近似式が充分実測値を近似
していることが判るので、可変容量ダイオード
1S2208を第１図の可変容量ダイオード５として
使用した時に、近似式から計算した共振回路８の
共振周波数の変調特性の微分特性の周波数に対
する傾斜d²／dV²を計算して示したものであ
り、曲線２１が印加電圧Ｖに対する２π√d²
／dV²の値を示す。図に於て、d²／dV²＞０
の範囲が変調特性の微分特性が周波数に対して正
の傾斜となる部分である。従つて、第１図に於
て、IC化された増幅器１の第２図の曲線１８の
如き位相特性によつて生ずる変調特性の微分特性
の周波数に対する負の傾斜と、第３図に示す様な
ｎが印加電圧に対して増加する可変容量ダイオー
ドによつて生じる、第４図のd²／dV²＞０の範
囲の変調特性の微分特性の周波数に対する正の傾
斜とを可変コンデンサ４による位相推移器により
相殺させる。すなわち、増幅器１の位相特性によ
る微分特性の周波数に対する負の傾斜は、可変コ
ンデンサ４の容量を増加させると増幅器１の位相
遅れが多くなり負に増加し、逆に容量を減少させ
ると増幅器１の位相遅れが減少し、負の傾斜は減
少する。従つて、可変コンデンサ４により位相を
変化させ、増幅器１の位相遅れを調整し、前述の
可変容量ダイオード５によつて生ずる正の傾斜の
量を相殺するように負の傾斜の量を設定すれば、
直線性の良い変調特性が実現出来る。 第５図は本発明による周波数変調装置の効果を
示す図であり、第１図に於て、IC化された増幅
器１としてMC5152、可変容量ダイオード５とし
て1S2208を用い、340MHzの周波数変調器として
動作させた時の変調特性の微分特性を示す（完全
な直線性のとき、水平の直線となる）図であり、
横軸の周波数に対して、縦軸に微分値で示す。曲
線２２が第１図の位相補正用の可変コンデンサ４
で直線性が最適となる様に調整した場合、曲線２
３が、可変コンデンサ４をより大としてIC化さ
れた増幅器１の位相特性の遅れを周波数の増加に
対してより早く増加するようにした場合であり、
位相特性による変化が支配的となり、変調特性の
微分特性の周波数に対する傾斜は負となる。曲線
２４は可変コンデンサ４をより小としてIC化さ
れた増幅器１の位相特性の遅れを周波数の増加に
対してより遅く増加するようにした場合であり、
可変容量ダイオードによつて生ずる微分特性の傾
向が支配的となり、変調特性の微分特性の周波数
に対する傾斜は正となる。 以上説明した様に、本発明によれば、IC化さ
れた増幅器に正帰還を掛け、その正帰還回路にｎ
が２以下の可変容量ダイオードで構成される共振
回路を付加し、増幅器の位相特性と可変容量ダイ
オードの特性とを相殺させることにより、直線性
のよい周波数変調装置が得られる。 以上本発明はその良好な一実施例について説明
されたが、それは単なる例示的なものであり、こ
こで説明された実施例によつてのみ本願発明が限
定されるものでないことは勿論である。例えば、
以上の説明に於て、第１図のIC化された増幅器
１の代りに通常の増幅器を用いてもよいし、また
出力の分岐は本実施例では抵抗２により行われて
いるが、例えば、カプラ（方向性結合器）等の如
く、電力を分岐出来る手段であればいずれを使用
してもよい。更に、可変コンデンサ４は位相補正
用であるので、これの代りに例えば、ラインスト
レツチヤ（位相器）、可変インダクタンス等位相
推移なものならばいずれを用いてもよい。その他
にも本発明について種々の変形、変更が容易に想
起されるが、それらはすべて本願発明の範囲内に
包含されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による周波数変調装置の一実施
例を示す回路構成図、第２図は本発明による周波
数変調装置に用いたIC化された増幅器の特性の
実測値を示す図、第３図は本発明による周波数変
調装置に用いた可変容量ダイオードの特性の実測
値と近似式より計算した計算値を示す図、第４図
は本発明による周波数変調装置の動作を説明する
ための計算値を示す図、第５図は本発明による周
波数変調装置の効果を示す図である。 １……IC化された増幅器、４……可変コンデ
ンサ、５……可変容量ダイオード、８……共振回
路、１８……増幅器１の位相特性、１９……可変
容量ダイオードの特性、２２……最適の微分特
性。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 位相遅れを有する増幅器と、該増幅器の出力
   端に接続された電力分岐器と、該電力分岐器の一
   方の出力端と前記増幅器の入力端とを位相推移器
   で接続した正帰還回路と、該正帰還回路に並列に
   接続された容量の対数値が印加電圧と印加電圧の
   対数値との積に比例する特性を有する可変容量ダ
   イオードとコイルとからなる共振回路とで構成さ
   れ、前記共振回路による共振周波数の変化量が前
   記可変容量ダイオードへの印加電圧の増加に対し
   て変調感度が増加する特性を前記位相推移器によ
   り前記増幅器の位相遅れを増加させて前記共振周
   波数の増加に対して前記正帰還回路の発振周波数
   の増加量を減少させることにより、変調感度を減
   少させ、前記可変容量ダイオードによる正の変調
   感度と前記位相推移器による負の変調感度とを相
   殺することにより、変調感度を一定に調整するこ
   とを特徴とする周波数変調装置。