KR0167582B1 - 전압제어 발진기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로 웨이브 대역의 전압제어 발진기에 관한 것으로서, 특히 공진회로 내의 인덕턴스 값을 핀 다이오드를 부가하여 보다 넓은 대역폭으로 동작할 수 있도록 한 전압제어 발진기(VCO)에 관한 것이다.

이를 위하여 궤환회로(4)가 연결된 능동소자(2)와, 부하(5), 정합회로(3) 및 제1인덕터(L1)를 포함하는 공진회로(1)가 상호 접속되어 이루어진 전압 제어 발진기에 있어서, 상기 공진회로(1)의 전단에는 인가되는 전류의 양에 따라 저항값이 가변되는 기능의 핀 다이오드(PD)와, 상기 핀 다이오드(PD)의 동작에 의해 상기 공진회로(1)의 인덕터(L1)에 직렬로 연결되어지는 제3인덕터(L3)를 병렬 연결하여서 된 것이다.

Description

전압 제어 발진기

본 발명은 마이크로 웨이브 대역의 전압 제어 발진기에 관한 것으로서, 특히 공진회로 내의 인덕턴스 값을 핀 다이오드(Pin Diode)를 부가하여 보다 넓은 대역폭으로 동작할 수 있도록 한 전압 제어 발진기(VCO)에 관한 것이다.

일반적으로 널리 사용되는 전압 제어 발진기는 제1도에 도시된 바와 같이 궤환회로(4)를 포함하는 능동소자(2)와, 부하(5), 출력 정합 회로(3)와, 공진회로(1)가 상호 결합되어 구성되며, 부저항(Negative Resistance)발진기의 능동소자의 입력 임피던스는 공진주파수 영역에 걸쳐서 실수부를 갖는다.

또한 건(GUNN) 다이오드는 특성상, 전압을 인가하면 부저항이 나타나지만, 일반적인 능동소자는 부 입력 저항을 얻기 위해서 궤환회로가 필요하며, 소자의 안정 요인(Factor)은 동작주파수 영역에서 1보다 작아야 하고, 출력 정합 회로(3)와 부하(5) 임피던스를 능동소자의 한 단자에 연결하며, 궤환회로(4)는 다른 단자에서 부 입력 저항을 얻게 됨으로서 공진회로 설계시 발진기가 낮은 위상 노이즈 레벨을 갖기 위해서는 높은 Q값을 가져야 하는데, 이때에는 넓은 주파수 대역폭을 얻을 수 없게 된다.

한편 제2도에 도시된 종래 다른 실시예와 같이 낮은 위상 노이즈(Phase Noise)를 갖고 좀 더 넓은 대역폭을 얻기 위해 바랙터(VC)에 직렬로 인덕터(L1)를 연결하여 전압 제어 발진기의 주파수 대역을 어느 정도는 넓힐 수 있도록 한 것이다.

즉 능동소자로 쓰이는 트랜지스터(TR)와 인덕터(L2)로 구성하여 능동소자를 발진상태로 만들어 놓는다. 이는 트랜지스터(TR)에 인덕터(L2)를 부가함으로서 부저항을 나타내며, 이때 원하는 발진 주파수를 얻기 위하여 가변 캐패시터(VC)와 인덕터(L1)로 전압 가변 공진회로를 구성한다.

따라서 위와 같이 구성하면 원하는 대역에서 발진하는 전압 가변 발진기를 나타낼 수 있으나 원하는 신호의 세기를 최대로 전달하기 위하여 정합회로(3)를 구성한다.

상기와 같은 종래의 전압 제어 발진기는, 공진회로 설계시 전압에 따라 가변되는 캐패시턴스를 이용하여 원하는 주파수에서 발진함으로 인해 기본적인 발진기의 공진회로를 이용하여 비교적 낮은 위상 노이즈를 갖기 위해서는 발진기의 주파수 대역폭이 좁을 수밖에 없을 뿐만 아니라 이를 보정하기 위하여 공진단에 직렬인덕터를 부가하여 주파수 대역폭을 다소 넓힐 수 있었지만 늘어나는 발진기의 전응용 분야를 만족할 수는 없으며, 모든 통신시스템의 구성을 단순하고 간결하게 구성하고자 하는 요구에 합당하지 못하게 됨으로서 보다 더 넓은 주파수 대역폭을 갖고 보다 많은 분야에 응용할 수 있는 전압 제어 발진기를 필요로 하게 된다.

따라서 본 발명은 전압 제어 발진기의 공진회로에 인덕턴스와 핀 다이오드를 직렬로 삽입하여 인가되는 전류의 양에 따라 핀 다이오드의 온, 오프 동작으로 인한 공진회로의 파라메터(Parameter)값을 변형시켜 발진되는 주파수의 동작 영역을 넓힘으로서 보다 넓은 대역폭을 가질 수 있는 전압 제어 발진기를 제공하는데 본 발명이 목적이 있는 것이다.

제1도는 종래 전압 제어 발진기의 블럭도 이고,

제2도는 종래 다른 실시예의 전압 제어 발진기 회로도이고,

제3도는 본 발명에 따른 전압 제어 발진기 회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 공진회로 2 : 능동소자

3 : 정합회로 3a, 3b : 마이크로 스트립 라인

4 : 궤환회로 5 : 부하

L1, L2, L3 : 제1 내지 제3 인덕터 TR : 트랜지스터

PD : 핀 다이오드

본 발명은 궤환회로(4)가 연결된 능동소자(2)와, 부하(5), 정합회로(3) 및 제1인덕터(L1)를 포함하는 공진회로(1)가 상호 접속되어 이루어진 전압제어 발진기에 있어서, 상기 공진회로(1)의 전단에는 인가되는 전류의 양에 따라 저항값이 가변 되는 핀 다이오드(PD)와, 상기 핀 다이오드(PD)의 동작에 의해 상기 공진회로(1)의 인덕터(L1)에 직렬로 연결되어지는 제3인덕터(L3)를 병렬 연결하여서 된 것이다.

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명에 따른 전압 제어 발진기 회로도로서, 궤환회로(4), 능동소자(2), 부하(5), 정합회로(3), 공진회로(1)의 상호 연결 구성은 종래와 동일하며, 상기 공진회로(1)의 전단에는 핀 다이오드(PD)와, 제3인덕터(L3)가 병렬 접속되어 있다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 먼저 삽입되어 있는 핀 다이오드(PD)의 양단(I, I')에 인가되는 전류의 양이 많이 높은 저항체로서 나타나면 상기 핀 다이오드(PD)는 턴 오프(Turn off) 상태로 되어 제1인덕터(L1)와 공진회로(1)인 제3인덕터(L3)가 직렬접속 되어 합해짐에 따라 공진회로(1)를 구성하고 있는 인덕턴스값이 결과적으로 커지게 되어 공진주파수가 낮은 영역에서 동작하게 된다.

그러나 인가되는 전류의 양이 적어지면 삽입되어 있는 핀 다이오드(PD)가 낮은 저항체로 됨에 따라 턴 온(Turn on) 상태가 되어 공진회로(1)인 제1인덕터(L1)만이 공진회로 전체의 인덕턴스 값으로 나타남으로서 발진기의 공진주파수는 높은 주파수 영역에서 발진을 일으키며, 이때 제1인덕터(L1)와 제3인덕터(L3)의 값을 트레이트-오프(Trade Off)하면 발진기의 공진 특성 곡선의 기울기를 조정할 수 있다.

그러므로 제1인덕터(L1)의 단독 공진 영역 또는 제1인덕터(L1)와 제3인덕터(L3)가 합해진 더 넓은 공진영역에서 발진기를 동작시킬 수 있는 것이다.

따라서 스위치 할 수 있는 공진회로를 구성하기 위해 핀 다이오드를 삽입하여 발진기를 구성할 때 발진기의 다른 계수(파라메터)들이 변하므로 정확한 부저항을 얻을 수 있으며, 넓은 대역폭을 갖는 발진기를 설계할 수 있음은 물론 위상 노이즈를 유지할 수 있는 놓은 Q값을 획득할 수 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 전압 제어 발진기의 공진회로에 병렬 연결된 인덕턱스와 핀 다이오드를 직렬로 삽입하고 핀다이오드 양단에 인가되는 전류의 양에 따라 핀 다이오드가 온, 오프 동작을 하게 됨으로 인한 공진회로의 파라메타값을 변형시켜 발진되는 주파수의 동작 영역을 넓힘으로서 보다 넓은 대역폭을 가질 수 있으며, 통신 시스템을 비롯한 마이크로 웨이브를 이용하는 모든 시스템에 적용할 경우 회로구성이 간단해지고, 제품의 가격을 저렴하게 생상할 수 있어 고객들에게 보다 향상된 조건으로 공급할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 궤환회로(4)가 연결된 능동소자(2)ㅣ와, 부하(5), 정합회로(3) 및 제1인덕터(L1)를 포함하는 공진회로(1)가 상호 접속되어 이루어진 전압 제어 발진기에 있어서, 상기 공진회로(1)의 전단에는 인가되는 전류의 양에 따라 저항값이 가변되는 기능의 핀 다이오드(PD)와, 상기 핀 다이오드(PD)의 동작에 의해 상기 공진회로(1)의 인덕터(L1)에 직렬로 연결되어지는 제3인덕터(L3)를 병렬 연결하여서 된 것을 특징으로 하는 전압 제어 발진기.