JPH03140030A - 低雑音発振回路 - 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、マイクロ波発振回路やマイクロ波シンセサイ
ザにおける位相雑音の低減化に関する。

（従来の技術） 従来の低雑音発振回路の例（文献二作用、車重、開帳、
頭出「発振器の位相雑音の低減法ｊ電子情報通信学会春
季全国大会（１９８９年）第１分冊、Ａ−５６頁（平成
元年３月））を第４図に示す。

この文献によると、遅延検波を利用して位相雑音を検出
し、それを電圧制御発振器（ＶＣＯ）に帰還することに
より位相雑音を低減することができると述べられている
。

（発明が解決しようとする課題） ところでこの回路では文献で述べられているように、動
作の前提条件として、遅延器の通過位相を（２ｍ−１）
π／２どなるように遅延時間でか限定される（ｍは整数
）。

実施する上で、 ■実際の遅延器では、周囲温度変化や経年変化で遅延器
の通過位相か初期設定値からずれてしまうので、通過位
相＝　（２ｍ−１）π／２の条件が成立せず、十分な雑
音低減効果が得られない。

■遅延時間でがたとえ一定であったと仮定しても、この
発振回路をシンセサイザのようにｖＣＯの周波数が変え
て運用する場合にはそのつど通過位相が（２ｍ−１）π
／２の条件からずれ、やはり、十分な雑音低減効果が得
られない。

という２つの欠点がある。

本発明の目的はこれら欠点を除去し、実際の回路装置で
起こりうる周囲温度変化や素子の経年変化に左右される
ことなく、かつ、シンセサイザのようにＶＣＯの周波数
が変わる場合にも安定してＶＣＯの位相雑音を低減でき
る発振回路を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するだめの本発明の特徴は、電圧制御発
振器と、その出力に接続され、遅延時間が制御可能な遅
延器と該遅延器の出力と前記電圧制御発振器の出力とを
入力とする位相比較器を有し、出力信号を前記電圧制御
発振器の周波数制御入力に帰還する遅延検波器と、電圧
制御発振器の出力に結合する発振出力端子とを有し、前
記遅延器の遅延時間は前記位相比較器の出力により制御
される低雑音発振回路にある。

（作用） 本発明による位相同期発振回路は、遅延時間が制御でき
る遅延器を備え、位相比較器の出力をｖＣＯに帰還する
のみならず、その直流成分を電圧制御遅延器にも帰還し
ていることが特徴であり、この点が遅延器の遅延時間が
固定となっている従来の低雑音発振回路と異なる。

（実施例） 本発明の実施例を第１図〜第３図に示す。

第１図は、遅延器として通過位相を制御できる電圧制御
遅延器としたものであり、通過位相のずれ量を位相比較
器の出力端子で検出し、その直流成分なＬＰＦでとりだ
して該電圧制御遅延器を制御することにより常に所望の
通過位相を保持するしくみである。

第１図で、ｌＯは電圧制御発振器、２０は遅延検波器、
２２は位相比較器、２４は遅延時間の制御可能な電圧制
御遅延器、２６はローパスフィルタを示す。

第１図について動作を詳しく説明する。

ＶＣＯの発信出力を Ｖ（ｔ）　＝　Ａｃｏｓ［ωｔ　＋　φ（ｔ））　　　
　　　・・（１）とする。ここで、Ａとωとφ（１）は
ｖＣＯの出力振幅と周波数と位相である。φ（１）は位
相の不規則な時間的微小ゆらぎすなわち位相雑音を含ん
でいる。

位相比較器の２つの入力電力は、それぞれ、どなる。こ
こで、では遅延器の遅延時間である。

位相比ｌ！５ｉ器はアナログ回路では二重平衡ミクサ、
デジタル回路では排他的論理和なとて実現できる。ここ
では、アナログ回路で動作を説明する。二重平衡ミクサ
はその動作としては乗算器であるので、その出力ψ（１
）は２つの入力信号電圧の平貴すなわち、 ψ（１） ＝Ａｃｏｓ［ωｔ＋φ（ｔ）］ ＸＡｃｏｓ［ω（ｔ−ｚ）　＋φ（ｔ−ｒ）］＝域Ａ２
ｃｏｓ　［ωｔ＋φ（１） ＋ω（を−τ）＋φ（を−で）１ ＋イＡ”ｃｏｓ　［ωｔ＋φ（１） −ω（ｔ−で）−φ（Ｌ−で）］ ＝％Ａ”ｃｏｓ　［２ωを一ωτ＋φ（１）＋φ（ｔ−
で）１＋　％　Ａ”ｃｏｓ　［（ＩＪ　ｔ＋φ（ｔ）　
　−φ（ｔ−テ）］＝％Ａ”ｃｏｓ　　［２ωｔ　−ω
　で＋　φ　（１）　　＋　φ　（し−で）１＋　％Ａ
”ｃｏｓ　ωτ・ｃｏｓ［φ（１）　　−φ（ｔ−ｚ）
］−％Ａ”ｓｉｎ　（ＩＪ　Ｚ：　・ｓｉｎ［φ（１）
　−φ（ｔ−テ）］（４） となる。位相雑音のゆらぎφ（１）−φ（七−で）は１
ラジアンに比べて非常に小さいので、ｃｏｓ　［φ（１
）−φ（を−で）１岬１ｓｉｎ［φ（１）　　−φ（ｔ
−ｔ：）］Ｌ９φ（ｔ）　　−φ（ｔ　−Ｔ）と近似で
き、これを上式に適用すると、甲（１） ＝展Ａ２ｃｏｓ　［２ωを一ωτ＋φ（１）＋φ（を−
で）１＋％Ａ”ＣＯ３ωて ４局Ａ”［φ（１，）−φ（ｔ　−τ）ｌｓｉｎ　ωｖ
　　・・（５）となる。上式のうち第１項はマイクロ波
周波数成分、第２項は直流成分、第３項は雑音成分であ
る。ローパスフィルタ（ＬＰＦ）で直流成分のみ抽出す
るどＬＰＦの出力は、 局Ａ２ｃｏｓωで となる。ここで、電圧制御遅延器はＬＰＦの出力で制御
され、その制御感度をｋとすると遅延時間では、 ｒ−＝ｋ　ｘ′ＡＡ２ｃｏｓ　（ｔＪｌ：となる。この
式を変形すると、 となる。そこで制御感度ｋを十分大きくしておけば、通
過位相ωては、ｖＣＯの周波数にかかわりなく常に、 ωて＝　（２ｍ−１）π／２　　　　　　　　　・・（
６）が保持される。制御感度ｋが不足するときはＬＰＦ
の次段に直流増幅器を挿入しておけばよい。

実施例の第２図は、第１図とほとんど同様に動作するが
、この例では遅延器と反対側の枝に電圧制御移相器２４
ａを挿入することにより、位相比較器に入力される２つ
の信号の位相差を保持している。

本発明は従来の位相同期回路（ＰＬＬ）や自動周波数制
御回路（ＡＦＣ）と組み合わせて実施することも可能で
ある。第３図にその構成を示す。この実施例では、ｖＣ
Ｏの発振周波数のゆっくりした変動はＰＬＬまたはＡＦ
Ｃで抑えられ、はやい変動（位相雑音）は本発明の回路
で抑えている。したがって、ｖＣＯの出力として、安定
でかつ低位相雑音のマイクロ波信号が得られる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の低雑音発振回路は、実際
の回路装置で起こりつる周囲温度変化や素子の経年変化
に左右されることなく　ＶＣＯの位相雑音を低減できる
。また、本発明によればシンセサイザのようにｖＣＯの
周波数が変わる場合にも汎用的に位相雑音を低減できる
。よって、比較的雑音の多いｖＣＯを用いた場合にも、
低雑音のマイクロは発振器やシンセサイザを構成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は本発明による低雑音発振回
路のブロック図、第４図は従来の低雑音発振回路の例で
ある。 （符号の説明；第１図） ｌＯ：電圧制御発振器、　２０；遅延検波器、２２；位
相比較器、　　　２４；電圧制御遅延器、２６；ローパ
スフィルタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電圧制御発振器と、 その出力に接続され、遅延時間が制御可能な遅延器と該
   遅延器の出力と前記電圧制御発振器の出力とを入力とす
   る位相比較器を有し、出力信号を前記電圧制御発振器の
   周波数制御入力に帰還する遅延検波器と、 電圧制御発振器の出力に結合する発振出力端子とを有し
   、 前記遅延器の遅延時間は前記位相比較器の出力により制
   御されることを特徴とする低雑音発振回路。
2. （２）電圧制御発振器と、 その出力に接続され、遅延器と電圧制御移相器及びそれ
   らの出力を入力とする位相比較器とを有する遅延検波器
   と、 電圧制御発振器の出力に結合する発振出力端子とを有し
   、 前記電圧制御移相器の移相量は前記位相比較器の出力に
   より制御されることを特徴とする低雑音発振回路。