JPH03109803A - 電圧制御発振器 - 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］ 本発明は、発振周波数を外部より人力されるコントロー
ル電圧の制御によって可変できる電圧制御発振器に関す
るものである。

［従来の技術］ 例えば、発振周波数を外部より人力される電圧の制御に
よって可変できる発振器として第４図に示す電圧制御発
振器（Ｖ　ＣＯ：　ｖｏｌｔａｇｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌ
ｅｄ　ｏｓｃｉｌｌ、ａｔｏｒ）が知られている。

この電圧制御発振器はコルピッツ型発振器をなし、チョ
ークコイルＬｌｌを介して入力端子１０に接続され、コ
イルＬ１２の両端とアースとの間に可変容量ダイオード
Ｄ１］、、Ｄ１２が接続された共振回路１１と、共振回
路１１にカップリングコンデンサＣ］、　ｌを介して接
続され、主として共振回路１１の共振周波数に応じた周
波数で発振動作する能動回路１２と、能動回路１２の発
振動作時の出力を取出すバッファ回路１３と、能動回路
１２の人出方間に接続され、その容量比に基づいて能動
回路１２の帰還量を決めているコンデンサＣ１２，Ｃ１
３よりなる帰還回路１４とを備えて構成されており、入
力端子１０より共振回路１１における各可変容量ダイオ
ードＤｌｌ、Ｄ１．２へのコントロール電圧の印加によ
り能動回路１２が発振する発振周波数が制御される。発
振した信号は能動回路１２の出力からバッファ回路１３
を通じて出力される。

ところで、上述した発振器では、帰還回路１４における
コンデンサＣ１３とＣ１，２の容量比は固定にされ、帰
還量も周波数に関係なく一定にされていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来技術では能動回路１２の入出力間の帰
還量が固定であることから、発振可能な周波数範囲が帰
還回路１４の帰還量で決まっていた。

そこで、低周波発振を行なう場合には、コンデンサＣ１
３の容量を通常よりも大きく設定し、また、高周波発振
を行なう場合には、コンデンサＣ１３の容量を通常より
も小さく設定して実験をしてみた。

その結果をそれぞれ第５図〜第８図に示し、これらに基
づいて説明する。

低周波発振を行なった場合には、第５図に示すようにコ
ントロール電圧を上昇していくと、１１７０ＭＨｚ前後
まではリニアな発振出力を得ることばできるが、これ以
降は発振周波数が飽和し、所望の発振出力が得られず高
周波発振に対応することができなかった。また、第６図
に示すように発振周波数が上昇していくにつれてレベル
が低下するという問題があった。

また、高周波発振を行なった場合には、第７図に示すよ
うにコントロール電圧の印加量が小さく発振周波数が低
い状態で異常発振が生じ、第８図に示すように６００〜
７００　Ｍ　Ｈｚの低い方の周波数領域でのレベル変動
が大きくなるという欠点があった。

一方、上述した低周波発振あるいは高周波発振の何れか
の周波数に限定された状態で使用される場合には特に問
題はないが、オクターブ以上の周波数を必要とする通信
機においては、低周波数から高周波数までの広帯域発振
を行なう必要がある。この目的のために、予め得たい発
振周波数に応じてコンデンサの容量が固定設定された発
振器を複数構成し、これら複数の発振器をスイッチ回路
に接続し、スイッチ回路の切換に基づいて発振器を選択
接続して所望の発振周波数を得ることもできる。

しかし、このような構成では、発振器が複数必要で、こ
れら発振器の何れかを選択するためにスイッチ回路を使
用しているので、回路が複雑化し高価格を招くという問
題がある。

そこで、本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、回路構成を複雑化させることな
く、低周波数から高周波数までの広範囲に渡ってコント
ロール電圧対発振周波数の関係がリニアであり、レベル
変動の少ない電圧制御発振器を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明による電圧制御発振器
は、少なくともコイルと可変容量ダイオードからなる共
振回路１と、入力側に該共振回路が結合される能動回路
３と、該能動回路の入力側と出力側の間に該能動回路が
前記共振回路の共振周波数で発振するように設けられた
可変容量ダイオードとコンデンサからなる容量比可変回
路４とを備え、前記各可変容量ダイオードにコントロー
ル電圧を印加して発振周波数を可変することを特徴とし
ている。

［作用］ 共振回路の各可変容量ダイオードにコントロルミ圧が印
加されると、このコントロール電圧の印加に伴って共振
周波数が変化し、その共振回路の共振周波数に応じて能
動回路が発振動作して発振信号を出力する。また、コン
トロール電圧は容量比可変回路における可変容量ダイオ
ードにも印加されており、可変容量ダイオードとコンデ
ンサとの容量比を制御して可変容量ダイオードとコンデ
ンサのインピーダンスで決まる能動回路の帰還量を発振
周波数に関係な（一定になるようにして発振の強さを制
御する。

［実施例］ 第１図は本発明による電圧制御発振器の一実施例を示す
図である。

この実施例による電圧制御発振器は、コルピッツ型発振
器をなし、オクターブ以上の周波数を必要とする通信機
に適用されるもので、外部より入力されるコントロール
電圧によって発振周波数を可変制御しており、共振回路
１、結合制御回路２、能動回路３、容量比可変回路４を
備えた発振回路５と、発振回路５の出力を取出すバッフ
ァ回路６とから概略構成されている。

共振回路１はコイルＬ１と、このコイルＬ１の両端とア
ースとの間に接続された可変容量ダイオードＤｉ、Ｄ２
とから構成され、この共振回路ｌの一端はチョークコイ
ルＬ　２を介して入力端子７に接続され、他端は結合制
御回路２、能動回路３および容量比可変回路４のそれぞ
れに接続されている。この共振回路１における各可変容
量ダイオードＤＩ、Ｄ２は入力端子７よりチョークコイ
ルＬ２を介して供給されるコントロール電圧によってそ
の障壁容量が制御され、これにより発振周波数の制御が
行なわれている。

結合制御回路２は共振回路１と能動回路３との間に接続
され、可変容量ダイオードＤ３とコンデサＣ１からなる
直列回路の接続点Ｐ１とアースとの間にチョークコイル
Ｌ３が接続されている。この結合制御回路２はチョーク
コイルＬ３を介して可変容量ダイオードＤ３の障壁容量
を制御することにより、共振回路１と能動回路３との間
の結合の強さが発振周波数に関係なく一定となるように
制御している。すなわち、容量結合では周波数に応じて
容量のインピーダンスが変わり結合の強さも変わってし
まうので、この結合が一定になるよう発振周波数が高け
れば容量を小さくし、発振周波数が低ければ容量を大き
くするように制御している。

能動回路３はカップリングコンデンサｃ２を介して供給
される共振回路１の共振周波数で発振動作するもので、
この例ではｎｐｒＩ型トランジスタＴ１を備えており、
このトランジスタＴ１のベースとアースとの間には抵抗
Ｒ１とコンデンサｃ３よりなる直列回路が接続されてい
る。また、トランジスタＴＩのコレクタは接地されてお
り、エミッタには抵抗Ｒ２を介して電源に接続されてい
るとともに、抵抗Ｒ２とアースとの間にはコンデンサＣ
４が接続されている。また、このトランジスタＴ１のエ
ミッタはカップリングコンデンサＣ５を介してバッファ
回路６が接続されており、カップリングコンデンサｃ５
の両端とアースとの間にはコンデンサＣ６および抵抗Ｒ
３が各々接続されている。さらに、カップリングコンデ
ンサＣ５とバッファ回路６との間の接続点Ｐ２と電源と
の間には抵抗Ｒ４が接続されており、この抵抗Ｒ４とト
ランジスタＴｌのベースに接続された抵抗Ｒ１との間に
はＬ型接続された抵抗Ｒ５，Ｒ６が接続されており、抵
抗Ｒ４，Ｒ５で分圧回路を構成している。この能動回路
３ではトランジスタＴｌがコントロール電圧の印加に伴
って可変される周波数で発振し、その出力をバッファ回
路６に出力している。

容量比可変回路５はカップリングコンデンサＣ２の一端
にチョークコイルＬ４が接続さゎ、他端にコンデンサＣ
７が接続されており、チョークコイルＬ４とコンデンサ
ｃ７との間にはコンデンサＣ８が接続され、コンデンサ
Ｃ７，Ｃ８間はトランジスタＴｌのエミッタに接続され
ている。また、チョークコイルＬ４とアースとの間には
可変容量ダイオードＤ４が接続されており、入力端子７
より供給されるコントロール電圧によってその障壁容量
値が制御され、この可変容量ダイオードＤ４による容量
とコンデンサＣ７，Ｃ８との容量比を可変することによ
り、これらの容量のインピーダンスで決まるトランジス
タＴ１のエミッタからベースに供給される帰還量を一定
に制御している。すなわち、発振周波数が高い時は可変
容量ダイオードＤ４における容量を小さくし、発振周波
数が低い時は可変容量ダイオードＤ４における容量を大
きくして容量比（コンデンサ０７対コンデンサＣ８およ
び可変容量ダイオードＤ４の容量）を制御することによ
り、これらの容量のインピーダンスで決まる帰還量を発
振周波数に対して一定となるようにしている。

バッファ回路６はｎｐｎ型トランジスタＴ２を備えてお
り、このトランジスタＴ２は能動回路３のトランジスタ
Ｔ１の出力する発振信号を増幅して出力している。また
、このトランジスタＴ２のコレクタにコンデンサＣ９が
設けられ、それとアースとの間には抵抗Ｒ７が接続され
ている。さらに、トランジスタＴ２のエミッタとアース
との間にはコンデンサＣ１０が接続されており、エミッ
タと電源との間には抵抗Ｒ８が接続されている。

以上のように構成された電圧制御発振器において、チョ
ークコイルＬ２にコントロール電圧が印加されると、共
振回路１における各可変容量ダイオードＤｉ、Ｄ２の障
壁容量が変化し、発振周波数が可変制御され、この時の
発振出力は能動回路３のトランジスタＴ１よりバッファ
回路６を介して取出される。

ここで、能動回路３におけるトランジスタＴ１における
帰還量は、容量比可変回路４によってほぼ一定に保たれ
るようにされる。すなわち、コントロール電圧の印加に
伴って発振周波数が高（なると、容量可変回路４の可変
容量ダイオードＤ４がコントロール電圧によって小さく
制御されて、１ このダイオードＤ４の容量によってトランジスタＴ１の
帰還量が一定になるようにされ、発振周波数がリニアに
変化する。また、コントロール電圧が小さく、発振周波
数が低い場合には、可変１容量ダイオードＤ４が大きく
制御され、この可変容量ダイオードＤ４による容量によ
ってトランジスタＴ１の帰還量が一定に保たれ、発振周
波数がリニアに変化する。

第２図はチョークコイルを介して共振回路に供給される
コントロール電圧に対する周波数特性を示し、第３図は
周波数に対する出力レベル特性を示している。

これらの特性図から上述した実施例の発振器によれば、
低周波数から高周波数までの広範囲に渡ってリニアな特
性が得られ、トータル的なＱが一定に保たれる。また、
このことがらＣ／Ｎが一定に保たれ、高レベルの発振出
力を得ることができる。

また、この実施例の発振器は、容量比可変回路４に可変
容量ダイオードを用いることで複数の発２ 振器をスイッチ回路によって切換選択する構成とは違い
、１つの発振器で回路を複雑化させることな（安価に構
成することができる。

ところで、上述した実施例では、能動回路３およびバッ
ファ回路６にｎｐｎ型トランジスタＴｌ、Ｔ２を用いた
構成について説明したが、ＦＥＴ　（電界効果型トラン
ジスタ）を用いた回路でも同様の効果が得られる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明による電圧制御発振器は、
コントロール電圧の印加によって共振回路における可変
容量ダイオードの障壁容量が制御されて発振周波数が変
化したときに、この発振周波数に応じて容量比可変回路
の容量が可変され、能動回路への帰還量が一定に保たれ
る構成なので、低周波数から高周波数までの広範囲に渡
って発振周波数の変化がリニアな発振出力を得ることが
できる。従って、その発振出力のＣ／Ｎも発振周波数に
対して一定となる効果がある。また、この発明による発
振器は、従来のように複数の発振器をスイッチ回路で切
換選択することなく１つで構成できるので、回路構成が
簡単で安価に構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電圧制御発振器の一実施例を示す
回路構成図、第２図は同発振器のコントロール電圧に対
する周波数特性を示す図、第３図は同発振器の周波数に
対する出力レベル特性を示す図、第４図は従来の電圧制
御発振器の一例を示す回路構成図、第５図は低周波数帯
域で使用される発振器のコントロール電圧に対する周波
数特性を示す図、第６図は低周波数帯域で使用される発
振器の周波数に対する出力レベル特性を示す図、第７図
は高波数帯域で使用される発振器のコントロール電圧に
対する周波数特性を示す図、第８図は高周波数帯域で使
用される発振器の周波数に対する出力レベル特性を示す
図である。 １・・・共振回路、３・・・能動回路、４−・−容量比
可変回路、５・・・発振回路、Ｄ１〜Ｄ４・・・可変容
量ダイオード。 町世部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくともコイルと可変容量ダイオードからなる共振回
   路（１）と、入力側に該共振回路が結合される能動回路
   （３）と、該能動回路の入力側と出力側の間に該能動回
   路が前記共振回路の共振周波数で発振するように設けら
   れた可変容量ダイオードとコンデンサからなる容量比可
   変回路（４）とを備え、前記各可変容量ダイオードにコ
   ントロール電圧を印加して発振周波数を可変することを
   特徴とする電圧制御発振器。