JPH01123507A - 発振器 - Google Patents

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〕 この発明は、マイクロ波やミリ波帯の無線通信機の送受
信機で用いる発振器に関するものである。

〔従来の技術〕

第７図は従来の発振器を示す。この従来例は、独立した
ｎ個（ｎは正の整数）の発振器２１，２２．・・・＋２
ｎｓｎ個の電源スイッチ１１．１２゜・・・、１ｎ１電
力合成器３及び出力端子４から構成されている。

このような発振器では、独立した発振器２１゜２２、・
・・、　　２ｎは所要の異なる発振周波数ｆｉｎｆｔ、
・・・、ｆ７を有し、これら発振器には電源スイッチ１
１，１２．・・・＋　　Ｉｎを介して所要の電圧が接続
されていて、必要な周波数を持つ発振器とそれに接続さ
れた電源スィッチとが１対１で対応しており、いづれか
の電源スィッチがオンすることにより必要な周波数が出
力端子４に供給されるようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の発振器は以上のように構成されており、独立の発
振器が所要周波数の数だけ必要であり、発振器に用いる
能動素子も複数個必要であるため、製造コストが高くな
り、しかも、独立発振器の小形化にも限界があるため、
複数個の発振器を集積した装置は大形のものとなってし
まう、また、電源スィッチ等の動作不良により複数個の
発振器が同時に動作するという予期しない事態が発生す
ることにもなりかねないなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、製造コストを安価にでき、小形化でき、かつ
複数波の同時出力を防止できる多周波切替方式の発振器
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る発振器は、能動素子の入力端子に伝送線
路を結合し、各々固有の共振周波数を有するｎ個の共振
器を相互に結合することなく上記伝送線路に結合して設
け、該ｎ個の共振器と上記能動素子との結合位相条件を
電気的に変えて所望の共振器を選択し、所望周波数の発
振器を構成するようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、ｎ個の共振器と１個の能動素子と
の結合位相条件を電気的に変えて所望の共振器を選択し
て所望の周波数出力を得るように構成したので、製造コ
ストを安価にでき、装置を小型化でき、かつ複数波の同
時出力を防止することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の第１の実施例による発振器を示す構
成図であり、また第２図は本実施例において複数の共振
器のうちいずれか一つを選択した場合を説明するための
構成図、第３図は第２図の等価回路図である。これらの
図において、４は出力端子、５は負性抵抗を示す能動素
子、６．８は伝送線路、１１１〜ｌｌｎは伝送線路８に
結合したｎ個（ｎは正の整数）の共振器であり、各共振
器はそれぞれ固をの共振周波数を有している。７は能動
素子５とｎ個の共振器１１１，１１２．・・・。

１１ｎ間の結合位相を変えるための可変リアクタンス素
子、例えばバラクタダイオードである。９は無反射終端
器、１０は出力伝送線路である。

次に、本実施例の発振器の動作原理を第２図、第３図を
用いて説明する。

共振器の結合点Ａより共振器と無反射終端器９を見込ん
だ正規化インピーダンス（Ｚｏで正規化）ＺＲは式（１
）で表わされる。

ここで、ＱＯ＝ω。Ｃｏ　Ｒｏ　　（共振器の無負荷Ｑ
）ＱＯ 従って点Ａにおける反射係゛数ｒえ、は式（２）で表わ
さトる。

点Ｂより見込んだ負性抵抗素子のインピーダンスのりア
クタンス成分は伝送線路長θに含ませるとして、Ｘ、＝
０とすれば、 −Ｚｒ、　＝　ｒｅ　　（’ＣＯ）　・・・（３）とす
ると、反射係数ｒ、は、 である。

食性抵抗を呈した能動素子ではｒｏ＜０であり、共振器
が無い場合には負性抵抗増幅器となっている０点Ａにお
いてｒｌが１に近づくと負性抵抗発振を生ずる０発振条
件は次式（５）により表わされる。

ｒ、　、　ｒ、　ｅ−Ｊｔ＠≧１・・・（５）式（２）
、式（４）を代入して整理すると、となり、虚数部より
発振周波数条件を求めると次式（６）が得られる。

２Ｑ。

実数部に式（６）を代入して次式（７）が得られる。

式（８）の場合は、 π／２−Δθ≦θ≦π／２＋Δθ（θ≦２πとする）な
る範囲で、 式（９）の場合は、 ０≦θ≦π／２−Δθまたはπ／２＋Δθ≦θ≦２π（
θ≦２πとする）なる範囲で、それぞれ発振条件を満足
する。

負性抵抗素子の負性抵抗インピーダンスはｒ。

−−ｏ、ｉ程度であるので、発振開始可能な条件として
、式（８）の数値例を示すと、δ−〇のときは点Ａより
共振器と無反射終端器を見込んだＶＳＷＲはρ！１　＋
　ｒｏで表わせるから、式（８）においてｒｏ−ρ−１
、また食性抵抗ｒ６＊＝−０，１，ρ−１７とすると、 ｒＯｒｓ−１ となり、したがって ７８．５＠≦θ≦１０１．５”−・・αΦの範囲で発振
を生じるが、この範囲外では発振停止となることがわか
る。

本実施例の発振器は、負性抵抗素子と共振器間の電気角
θｌを外部信号により可変できるようにバラクタダイオ
ード７を配置したものであり、負性抵抗素子に結合した
伝送線路８にｎ個の共振器１１１〜ｌｌｎを結合してい
る。そして、常時においては、食性抵抗素子５と各共振
器間の位相θｉは式（８）で示される範囲外にあり、負
性抵抗素子５の負性抵抗は無反射終端器９で終端されて
おり、周波数ｆｔの出力を望むときは、ｉ番目の共振器
１１ｉが発振条件の式（８）を満足して【ｌなる周波数
出力が得られるように、バラクタダイオード７の印加電
圧をかえればよい。

このように本実施例では、負性抵抗を呈する１個の能動
素子５とｎ個の共振器１１１〜ｌｌｎとの間の位相長を
電気的に変えて所望の共振器の発振条件を選択し、所望
の周波数出力を得るようにしたので、製造コストを安価
にでき、装置を小型化でき、かつ複数波の同時出力を防
止することができる。

第４図はこの発明の第２の実施例による発振器を示す構
成図である。木筆２の実施例は、上記第１の実施例が負
性抵抗素子と各共振器との間の位相長を電気的に変える
ことにより各共振器の発振条件を選択したのと異なり、
負性抵抗素子と各共振器間の位相長を固定し、各共振器
の共振周波数を離調するようにしたものである。

木筆２の実施例では、伝送線路８に結合したｎ個の共振
器１１１〜ｌｌｎのそれぞれに第２の伝送線路１２１〜
１２ｎが結合している。そして該各第２の伝送線路の他
端にはＰＩＮダイオードも□　しくはバラクタダイオー
ド１３１〜１３ｎが接続されており、該ダイオードに電
気信号を印加することにより所要の共振周波数を持つ共
振器を選択するようになっている。

電気角θは、 で表わされる。ここで、 λ。：自由空間波長 ε：誘電率 Ｃ：光速 ｌ：負性抵抗素子と共振器間の物理長 ｆ：共振周波数 弐〇〇を弐〇〇に代入して発振条件を満足する周波数を
求めると、 即ち、ｃ−３ＸＩＱ”（ｍ）、　　ε−２，２１，Ｊ麿
？　　（ｗ）とすると、 ６、３ＧＨ，＜　ｆ　＜　８．１ＧＨ，−・・（２）と
なる０式（至）より７．　２（ｄｉ、の共振周波数を持
つ共振器はｌを一定としたとき＋９００ＭＨ，以内では
発振条件を満足するが、この範囲外にまで離調すると発
振条件を満足しなくなる。

第５図に共振器に第２の伝送線路を結合させたときの等
価回路を示す。

ＰＩＮダイオード１３１〜１３ｎのいずれかを短絡状態
にしたとすれば、点Ｃより右を見込むときのインピーダ
ンスは、 となり、ここで、ｋは結合係数であり、となる、したが
って共振周波数は、 ＰＩＮダイオード１３１〜１３ｎのいづれかを開放状態
にしたとすれば、 となり、θ／　＝　ｎπでは、ｃｏｔ　θ＝■だから、
Ｚ　ｌ　＝　ｊωＬｏ・・・ａΦ となり、共振周波数は、 ０−　□　・・・θつ πτ−汀 となる。これは共振器固有の周波数である。

従って、ＰＩＮダイオード１３１〜１３ｎのいずれかを
外部信号によりオン、オフすることにより共振周波数の
変化比は１−に２だけ得られる。

ｋ＝Ｑ；　　５としたとき、７．２ＧＨ２における周波
数変化は約ＩＧＨ２である。

このように木筆２の実施例では、ＰＩＮダイオード１３
１〜１３ｎが短絡状態では式（２）の発振条件を満足し
ないように共振器を離調しておき、所望時にはＰＩＮダ
イオード１３１〜１３ｎのいずれかを開放状態として共
振器固有の共振周波数で発振条件を満足するようにする
か、またはその逆に開放状態では式＠の発振条件を満足
しないように共振器を離調しておき、所望時にはＰＩＮ
ダイオード１３１〜１３ｎのいずれかを短絡状態として
共振器固有の共振周波数となるようにすることにより、
所望の周波数出力を得るようにしたので、上記第１の実
施例と同様の効果を奏する。

第６図はこの発明の第３の実施例による発振器を示す。

木筆３の実施例は、ｎ個の各共振器に結合された第２の
伝送線路を可変コンダクタンス素子１３１〜１３ｎを介
して無反射終端器１４１〜１４ｎで終端し、上記可変コ
ンダクタンス素子１３１〜１３ｎのうちのいずれかを外
部信号により開放状態として共振器固有の共振周波数と
なるようにして所望の周波数出力を得るようにしたもの
であり、これによっても上記第１、第２の実施例と同様
の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、能動素子１個を用いて
ｎ個の共振器のいずれかを任意に選択し、所望の周波数
出力を得るように構成したので、製造コストを安価にで
き、小型化でき、かつ複数波の同時出力を防止できる発
振器を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例による発振器を示す構
成図、第２図は木筆１の実施例において複数の共振器の
うちいずれか一つを選択した場合を説明するための構成
図、第３図は第２図の等価回路図、第４図はこの発明の
第２の実施例による発振器を示す構成図、第５図は木筆
２の実施例において複数の共振器のうちいずれか一つを
選択した場合を説明するための等価回路図、第６図はこ
の発明の第３の実施例による発振器を示す構成図、第７
図は従来の発振器を示す構成図である。 図において、４は出力端子、５は能動素子、６゜８は伝
送線路、７は可変リアクタンス素子、９．１４１〜１４
ｎは無反射終端器、１０は出力伝送線路、１１１〜ｌｌ
ｎは共振器、１２１〜１２ｎは第２の伝送線路、１３１
〜１３ｎはダイオードである。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）所望の周波数の信号を発振する発振器において、 負性抵抗を呈する能動素子と、 一端が上記能動素子の入力端子に結合され、他端が無反
   射終端器で終端された伝送線路と、それぞれ固有の共振
   周波数を有し、相互に結合することなく上記伝送線路に
   結合されたｎ個（ｎは正の整数）の共振器と、 該ｎ個の共振器と上記能動素子との結合位相条件を電気
   的に変えて、所望の１つの共振器を選択する選択手段と
   を備えたことを特徴とする共振器。 （２）上記選択手段は、 上記能動素子と伝送線路との間に設けられ、外部信号に
   より電気的にリアクタンスが変化する可変リタクタンス
   素子であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の発振器。（３）上記可変リアクタンス素子は、バラク
   タダイオードであることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の発振器。 （４）上記選択手段は、 上記ｎ個の共振器のそれぞれに結合して設けられたｎ個
   の第２の伝送線路と、 該ｎ個の第２の伝送線路に、それぞれ結合して設けられ
   、外部信号により電気的に短絡又は開放するｎ個の可変
   コンダクタンス素子とからなるものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の発振器。 （５）上記ｎ個の可変コンダクタンス素子は、それぞれ
   無反射終端器で終端されていることを特徴する特許請求
   の範囲第４項記載の発振器。