JPS63245126A

JPS63245126A - 位相同期発振器

Info

Publication number: JPS63245126A
Application number: JP62078596A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Maeda; 前田　善夫; Kenji Hirai; 平井　建次
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1988-10-12

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、例えばマイクロ波やミリ波のレーダ、及び
その他の各種通信用機器の局部発振部等に用いられる位
相同期発振器に関する。

（従来の技術）一般′に、通信用機器等の周波数変換部や変調部等に使
用される発振回路にあっては、発振周波数が高いととも
に、周波数の安定度が高く低雑音特性等を有しているこ
とが要求される。そして、近年では、このような要求を
満足する発振回路として、位相同期発振器が、多用され
るようになってきている。

ここで、上記位相同期発振器は、その主たる構成要素が
電圧制御発振器（以下ＶＣＯという）であり、このｖＣ
Ｏに、発振周波数が安定でかつ雑音特性に優れたものを
使用することが、位相同期発振器自体の性能を向上させ
るために必要なこととなっている。

第４図は、このような従来の位相同期発振器を示すもの
である。すなわち、図中１１はｖＣｏで、Ｑの高い誘電
体共振器１２と、この誘電体共振器１２に結合される結
合伝送線路１３〜１６とを備えている。

このうち、結合伝送線路１３．１５は、それぞれ誘電体
共振器１２の出力を出力端子１７．１８に導くものであ
る。また、上記結合伝送線路１４は、その一端が負性抵
抗１９を介して接地さ、れ、他端が安定化抵抗２０を介
して接地されている。

ここで、上記安定化抵抗２０は、所望発振周波数以外で
の不要な発振を抑えて、ｖ　ｃ　ｏ　ｔｉの発振動作を
安定化させるためのものであり、通常、結合伝送線路１
４の特性インピーダンスと等しい抵抗値に設定されて、
全ての周波数に対し整合終端とされている。なお、上記
安定化抵抗２０には、発振出力の一部が消費されている
。

さらに、上記結合伝送線路１６は、周波数可変用のバラ
クタダイオード２１を負荷としており、バラクタバイア
ス用の入力端子２２に供給される入力電圧がバラクタバ
イアス用のＲＦチョークコイル２３を介して印加される
ことにより、その電圧レベルに応じて誘電体共振器１２
の発振周波数を制御するものである。

そして、上記Ｖ　ＣＯ１１の出力端子１８から出力され
る発振信号が、アイソレータ２４を介して、位相比較器
２５により、基準信号源２６からの発振信号を増幅器２
７で増幅した信号と位相比較され、その位相差成分がル
ープフィルタ２８を介して、ｖＣＯｌｌの入力端子２２
に供給され、ここに位を目同期ループが形成されてＶ　
Ｃ０１１の発振周波数制御が行なわれるものである。

ところで、上記のような従来の位相同期発振器の発振周
波数や出力レベル等は、結合伝送線路１３〜ＩＢのそれ
ぞれの長さや幅、及び誘電体共振器１２との間隔等によ
って微妙に変化するとともに、互いに影響を及ぼし合う
ということもあって、実験を繰り返すことにより所望の
発振周波数や出力レベルを得るようにしている。このた
め、特にＶ　Ｃ０１１の製造及び調整作業が非常に困難
で時間のかかるものになるという問題が生じる。

また、誘電体共振器１２に結合する結合伝送線路１３〜
１６の数が多いため、回路（負荷）にょるＱの低下が生
じたり、構造寸法上の物理的制限から回路構成が複雑に
なりがちであるという問題も有している。

そこで、従来より、第５図に示すような位相同期発振器
が考えられている。すなわち、これは、結合伝送線路１
５を無くし、結合伝送線路１３で取り出された発振信号
を、終端抵抗２９が接続された方向性結合器３０を介し
て、出力端子１７．１８にそれぞれ導くようにしたもの
である。

このような構成によれば、結合伝送線路１３．１４゜１
６の数が少なくなるので、Ｑの低下や構造寸法上の物理
的制限から回路構成が複雑になるという問題は、ある程
度軽減されることになる。ところが、出力端子１７と１
８との間は、第４図に示した出力端子１７と１８との間
のように、結合伝送線路１３．１５が誘電体共振器１２
を介して結合することによる帯域選択特性を有しておら
ず、かつ、方向性結合器３゜で決定されるアイソレーシ
ョン特性もさほど良好ではない。

このため、第５図に示した位相同期発振器では、位相比
較器２５から発生した不要波が出力端子１８に漏れて、
位相同期発振器のスプリアス特性が問題となり、このス
プリアス除去が非常に困難となるという不都合が生じる
。

（発明が解決しようとする問題点）以上のように、従来の位相同期発振器では、ＶＣＯの構
成が複雑で調整作業が非常にめんどうになったり、この
点を改善したものは、スブリアス特性が劣化するという
問題を有している。

そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもので
、ＶＣＯの構成を簡易化し調整作業を容品化するととも
に、スプリアス特性の劣化も生じることのない極めて良
好な位相同期発振器を提供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）すなわち、この発明に係る位相同期発振器は、ＶＣＯに
設けられる２つの出力端のうち、一方に出力端に対して
は、誘電体共振器と結合した第１の結合伝送線路を介し
て発振出力を導き、他方の出力端に対しては、誘電体共
振器に結合され一端に負性抵抗素子が接続された第２の
結合伝送線路の他端から発振出力を導いて、位相同期ル
ープの位相比較に供させるようにしたものである。

また、第２の結合伝送線路の他端から取り出される発振
出力を、この第２の結合伝送線路の特性インピーダンス
と略整合のとれたアイソレータ。

増幅器及び固定減衰器のいずれかを介して、位相比較器
に供給するようにしている。

（作用）上記のような構成によれば、ＶＣＯの発振出力のうち、
位相同期ループの位相比較のために使用する出力を、一
端に負性抵抗素子が接続され誘電体共振器に結合された
第２の結合伝送線路の他端から取り出すようにしたので
、誘電体共振器に結合される結合伝送線路の数を減らす
ことができ、ｖＣＯの構成を簡易化することができると
ともに、調整作業も容易化することができる。また、負
荷によるＱの劣化も防止することができる。

さらに、ＶＣＯの２つの出力端から出力される発振信号
は、それぞれ誘電体共振器に結合された第１及び第２の
結合伝送線路によって導かれたものであるため、両者の
間には帯域選択特性があり、この帯域選択特性によって
位相比較器から発生される不要波の■ＣＯ出力端への漏
れを、抑圧することができ、スプリアス特性の劣化を防
止することかできる。

また、第２の結合伝送線路の他端を、アイソレータ、増
幅器及び固定減衰器のいずれかで終端することにより、
ｖＣＯの不要発振を防ぎ発振動作を安定化させることが
できる。すなわち、上記アイソレータ、増幅器及び固定
減衰器は、負性抵抗素子の動作周波数領域において、等
制約に安定化抵抗として作用するからである。

さらに、第２の結合伝送線路の他端から得られる出力を
ＶＣＯの発振出力としているので、従来の安定化抵抗に
よる消費分がなくなり、ｖＣＯの効率を向上させること
もできる。

（実施例）以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。第１図において、第４図と同一部分には同
一記号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ
述べる。すなわち、ｖ　ｃ　ｏ　ｔｔの結合伝送線路１
５と安定化抵抗２０とを無くし、結合伝送線路１４の負
性抵抗１９が接続されていない側の端部を、出力端子１
８に接続するようにした点が、従来と異なる部分である
。

そして、誘電体共振器１２の発振信号は、結合伝送線路
１４の負性抵抗１９が接続されていない側の端部から取
り出され、アイソレータ２４を介して、位相比較器２５
により、増幅器２７から出力される基準発振信号と位相
比較される。この場合、位相比較器２５に供給されるｖ
　ｃ　ｏ　ｔｔの出力は、一般に、Ｖ　Ｃ０１１から発
生される全出力電力の１割はどであるが、通常、位相比
較器２４を動作させるためには十分なものである。

また、上記アイソレータ２４は、結合伝送線路１４を、
この結合伝送線路１４と同一の特性インピーダンス（一
般には５０Ω）で終端し、ｖＣＯｌｌの所望発振周波数
以外での不要な発振を抑えて発振動作を安定化させると
ともに、その逆方向への信号伝送を抑圧する特性により
、位相比較器２５で発生しＶＣＯＩＩの出力に漏れ込む
不要波を抑圧する働きを兼ね備えていて、スプリアス特
性の劣化を防止することができる。

さらに、ＶＣＯＩＩの出力端子１７．１８に接続された
結合伝送線路１３．１４は、それぞれ誘電体共振器１２
に結合されているため、両者の間に帯域選択特性を持つ
ようになる。このため、アイソレータ２４を通過してＶ
ＣＯＩＩ側へ漏れてきた不要波を、さらに抑圧すること
が可能となる。

また、誘電体共振器１２には、３つの結合伝送線路１３
．１４．　ｌｅｔ、、か結合されていないので、第４図
に示した従来のものに比して、Ｖ　Ｃ０１１の構成を簡
易化することができ、調整作業を容易化することができ
るものである。同様に、誘電体共振器１２のＱも高くな
るため、雑音特性等のＶＣＯＩＩの性能、ひいては位相
同期発振器自体の性能を向上することができる。

さらに、従来の安定化抵抗２０による、結合伝送線路１
４からの発振出力の消費分がなくなるため、ＶＣＯの効
率を向上させることもできる。

次に、第２図及び第３図は、それぞれ上記実施例の変形
例を示すものである。すなわち、第２図に示すものは、
上記アイソレータ２４に代えて増幅器３１を使用するよ
うにしたものであり、第３図に示すものは、上記アイソ
レータ２４に代えて固定減衰器３２を使用するようにし
たものである。

これらの増幅器３１及び固定減衰器３２は、いずれも、
Ｖ　ＣＯ１１の出力端子１８からみたインピーダンスは
、前述したアイソレータ２４と同様に、結合伝送線路１
４と略同じインピーダンスに設定されており、Ｖ　Ｃ０
１１の安定化作用を行なうものである。

また、第２図及び第３に示すそれぞれの位相同期発振器
には、位相比較器２５からＶ　Ｃ０１１の出力端子１８
へのアイソレーション特性があるため、上記アイソレー
タ２４による不要波の抑圧で述べたのと同様に、スプリ
アス特性の劣化を防止することができる。

すなわち、上記のように、アイソレータ２４．増幅器３
１及び固定減衰器３２のいずれかを用いた位相同期発振
器は、どれも同等な利点を備えており、アイソレータ２
４．増幅器３１及び固定減衰器３２のいずれを用いるか
は、Ｖ　ＣＯ１１の出力電力等を考慮して適宜選択すれ
ばよいものである。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
することができる。

［発明の効果］したがって、以上詳述したようにこの発明によれば、Ｖ
ＣＯの構成を簡易化し調整作業を容易化するとともに、
Ｑの値やスプリアス特性の劣化も生じることのない極め
て良好な位相同期発振器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る位相同期発振器の一実施例を示
すブロック回路構成図、第２図及び第３図はそれぞれ同
実施例の変形例を示すブロック回路構成図、第４図及び
第５図はそれぞれ従来の位相同期発振器を示すブロック
回路構成図である。 ■１・・・ＶＣｏ、１２・・・誘電体共振器、１３〜１
６・・・結合伝送線路、１７．１８・・・出力端子、１
９・・・負性抵抗、２０・・・安定化抵抗、２１・・・
バラクタダイオード、２２・・・入力端子、２３・・・
ＲＦチョークコイル、２４・・・アイソレータ、２５・
・・位相比較器、２６・・・基準信号源、２７・・・増
幅器、２８・・・ループフィルタ、２９・・・終端抵抗
、３０・・・方向性結合器、３１・・・増幅器、３２・
・・固定減衰器。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第４図第５　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）誘電体共振器と、この誘電体共振器と結合して出
力を取り出す第１の結合伝送線路と、前記誘電体共振器
と結合して一端から出力を取り出す第２の結合伝送線路
と、この第２の結合伝送線路の他端に接続されインピー
ダンスの実数部分が負となる負性抵抗素子と、前記誘電
体共振器と結合し可変容量ダイオードを負荷として入力
電圧レベルに応じて前記誘電体共振器の発振周波数を制
御する第３の結合伝送線路とを有する電圧制御発振器を
備え、前記第２の結合伝送線路の出力と基準周波数信号
との位相差成分に対応した電圧レベルを前記第３の結合
伝送線路に供給する位相同期ループを構成してなること
を特徴とする位相同期発振器。
（２）上記第２の結合伝送線路の出力は、アイソレータ
を介して上記基準周波数信号との位相比較に供されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の位相同期発
振器。
（３）上記第２の結合伝送線路の出力は、増幅器を介し
て上記基準周波数信号との位相比較に供されることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の位相同期発振器。
（４）上記第２の結合伝送線路の出力は、固定減衰器を
介して上記基準周波数信号との位相比較に供されること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の位相同期発振
器。