JPH0418804A - マイクロ波発振器 - 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】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第４図〜第７図） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（第１図） 作用 実施例（第２図、第３図） 発明の効果 〔概要〕 マイクロ波発振器に関し、 温度や電源電圧の変化による発振出力電力の変動を抑制
することを目的とし、 発振素子としてバイポーラ型トランジスタを用いた発振
回路と、バイアス回路とを備えたマイクロ波発振器にお
いて、バイアス回路には、電流検出部、及び電流比較部
を備え、温度や電源電圧の変化に対してコレクタ電流が
一定となるように制御を行う電流制御回路と、比較電圧
発生部、及び電圧制御部とを備え、温度変化に応じてバ
イポーラ型トランジスタのエミッタ・コレクタ間電圧を
変化させる電圧制御回路とを設け、温度や電源電圧の変
化による発振出力電力の変動を抑制するように構成する
。

〔産業上の利用分野〕

本発明はマイクロ波発振器に関し、更に詳しくいえば、
無線システム等において用いられ、特に、温度変化や電
源電圧変化による発振出力電力の変動を抑制したマイク
ロ波発振器に関する。

〔従来の技術〕

一般に、安定した無線システムを構築するには、無線シ
ステムを構築する各ユニットの電気的特性が安定してい
ることが必要である。従って、発振器についても、温度
変化、電源電圧変化に対して発振器出力が安定であるこ
とを要求される。このような要求に対して、従来のマイ
クロ波発振器では、次のようにしていた。

第４図は、従来のマイクロ波発振器の例１　（電流温度
補償付）を示した図であり、図中、■は発振回路、２は
バイアス回路、３は負荷回路、４はバイポーラ型のトラ
ンジスタ（発振素子）、５はサーミスタ、６．７は抵抗
を示す。

図示のように、バイポーラ型のトランジスタ（発振素子
）４と負荷回路３から成る発振回路１、及びサーミスタ
５と抵抗６．７から成るバイアス回路２によってマイク
ロ波発振器が構成される。

このような構成のマイクロ波発振器では、トランジスタ
４のベース・エミッタ間電圧ＶＩＩＥと、抵抗６に発生
する電圧■、との電圧の和（ＶＢＥ　＋　ＶＥ）が、サ
ーミスタ５に発生する電圧ＶＴ）Ｉと等しくなるように
（ＶＢＥ”ＶＥ＝ＶＴＩＩ）　、トランジスタ４のコレ
クタ電流が流れる。

上記のマイクロ波発振器における特性は、第６図のよう
になる。第６図Ａは、温度特性例を示した図であり、横
軸は温度（’Ｃ）を示し、縦軸はコレクタ電流１ｃ（ｍ
Ａ＞及び発振出力電力ＰＯ（ｄＢｍ）を示す。また、第
６図Ｂは、電源電圧特性例であり、横軸はエミッターコ
レクタ間電圧Ｖ　（１−、縦軸はコレクタ電流１ｃ（ｍ
Ａ）及び発振出力電圧Ｐｏ　　（ｄＢｍ）を示す。

一般に、トランジスタのベース・エミッタ間電圧ＶＩＩ
Ｅは、−２ｍ　Ｖ　／　’Ｃ程度の温度係数を持ってい
る。このため、サーミスタ５を用いてトランジスタ４の
ベース・エミッタ間電圧ＶＩＥの温度係数を打ち消し、
第６図Ａのような特性を得る。

即ち、トランジスタのコレクタ電流１ｃは、温度変化に
対してほぼ一定値となっている。しかし、この発振器で
は、温度変化に対して、バイアス電流及び電圧を一定と
してもバイポーラ型トランジスタの温度による発振効率
が変化するため出力電力Ｐｃが変化する。

また、この発振器では、電源電圧が変化（変動）すると
、基準電圧としているサーミスタ５に発生する電圧Ｖ７
Ｈが変化する。そのため、電源電圧の変化に対して第６
図Ｂのような変化をする。

即ち、電源電圧が変化すると、バイポーラ型トランジス
タ４のコレクタ電流［ｃが大幅に変化する。

このため、発振出力の電力Ｐｏも大幅に変化することに
なる。

第５図は、従来のマイクロ波発振器の例２　（電Ｒ’ｒ
Ｈ，圧変動補償付）を示した図であり、図中、第４図と
同符号は同一のものを示す。また、８はバイポーラ型の
トランジスタ、９．１０は抵抗、■えは抵抗１０に発生
する電圧、■１はトランジスタ８のベース・エミッタ間
電圧を示す。

この例では、バイアス回路２は、トランジスタ８と抵抗
９．１０により定電流回路を構成しておリ、トランジス
タのベース・エミッタ間電圧ＶＩＩＥと、抵抗１０に発
生する電圧Ｖｌとが等しくなるように（■え−Ｖ　ｍｔ
）動作する。

第７図は、上記従来例２の特性を示した図であり、第７
図Ａは温度特性例を示し、横軸は温度（℃）、縦軸はト
ランジスタ４のコレクタ電流Ｉｃ　　（ｍＡ）　、及び
出力電圧Ｐａ　　（ｄＢｍ）を示す。

また、第７図Ｂは、電源電圧特性例を示し、横軸はトラ
ンジスタのエミッタ・コレクタ間電圧、縦軸はコレクタ
電流１ｃ（ｍＡ）及び出力電力Ｐ。

（ｄＢｍ）を示す。

上記従来例２（第５図）では、Ｖｌｌ”ＶＩＩＥとなる
ようにトランジスタ４のコレクタ電流Ｉｃが流れるから
、第７図Ｂのように、ｉｔａ電圧変化に対して、上記コ
レクタ電流Ｉｃの変化は抑制している（Ｉｃはほぼ一定
値）。また、出力電力ＰＤも良好な特性となっている。

ところが、この発振器では、温度が変化すると、第７図
Ａのような特性となる。即ち、トランジスタ８のベース
・エミッタ間電圧ＶＩＩＥが一２ｍＶ／℃程度の温度係
数を有するため、温度が変化すると、基準電圧として用
いるトランジスタ８のベース・エミッタ間電圧ｖｍｅが
変化する。

そのため、図示のように、トランジスタ４のコレクタ電
流１ｃが大幅に変化し、電力Ｐｏも大幅に変化する結果
となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来のものにおいては次のような欠点があ
った。

（１）従来例１では、温度変化に対する電流補償はでき
るが発振素子の効率が温度変化するため出力電力Ｐｏは
変化し、また電源電圧が変化（変動）すると、発振出力
電力Ｐｏは大幅に変化する。

（２）従来例２では、電源電圧変化に対する補償はでき
るが、温度が変化すると、発振出力電力ＰＯは大幅に変
化する。

（３）　　このように、従来は温度変化と電源電圧変化
の両方の変化に対する補償をすることは困難であった。

本発明は、このような従来の欠点を解消し、温度や電源
電圧の変化による発振出力電力の変動を抑制することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理図であり、図中、第４図及び第５
図と同符号は同一のものを示す。また、１１は電流制御
回路、１２は電圧制御回路、１３は電流検出部、１４は
電流比較部、１５は電圧制御部、１６は比較電圧発生部
を示す。

本発明は上記の目的を達成するため、発振素子としてバ
イポーラ型トランジスタ４を有する発振回路１と、上記
トランジスタ４のバイアスを制御するバイアス回路２と
を備えたマイクロ波発振器において、 バイアス回路２には、バイポーラ型トランジスタ４のコ
レクタ電流を検出する電流検出部１３及び、前記電流検
出部１３での検出値との比較を行い、バイポーラ型トラ
ンジスタ４のバイアス電流を制御する電流比較部１４か
ら成り、温度や電源電圧変化に対して常にコレクタ電流
が一定となるように制御を行う電流制御回路１１と、比
較の基準となる比較電圧を発生させる比較電圧発生部１
６、及び上記比較電圧との比較を行い、出力電圧を制御
する電圧制御部１５から成り、温度変化に応じてバイポ
ーラ型トランジスタ４のエミッタ・コレクタ間電圧を変
化させる電圧制御回路１２を設け、温度や電源電圧の変
化による発振出力電力の変動を抑制したものである。

〔作用］ 本発明は上記のように構成したので、次のような作用が
ある。

電圧制御回路工１では、電流検出部１３において、バイ
ポーラ型トランジスタ４のコレクタ電流Ｉｃを検出し、
電流比較部１４で比較動作を行い、電源電圧が変動して
も上記コレクタ電流１ｃが一定となるように制御を行う
。

この場合、温度変化があっても、電流検出部１３と電流
比較部１４で温度補償を行い、上記コレク少電流を一定
に保つ。即ち、温度や電源電圧が変化しても、上記コレ
クタ電流の変動を抑制し、はぼ一定の値となるように制
御を行う。

また、電圧制御回路１２では、温度変化によるバイポー
ラ型トランジスタ４の発振効率の変化に対して、エミッ
タ・コレクタ間電圧を変動させて補償するように制御を
行う。

このようにすれば、温度や電源電圧の変化に対して、発
振素子であるバイポーラ型トランジスタ４のコレクタ電
流と、発振効率が変化するのを補償することができ、そ
の結果、発振出力電力の変動が抑制できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は、本発明の１実施例の回路図、第３図はその特
性例（実測値例）であり、Ａ図は温度特性例１、Ｂ図は
電源電圧特性例１．０図は電源電圧対温度特性例１、Ｄ
図は温度特性２、Ｅ図は電源電圧特性例２、Ｆ図は電源
電圧対温度特性例２を示す。

第２図中、第１図、第４図及び第５図と同符号は同一の
ものを示し、１７．２２．２３は抵抗、１８．２０はバ
イポーラ型トランジスタ、１９．２１はサーミスタ、２
４はツェナーダイオードを示す。また、Ｖ　Ｂ　Ｅ　ｌ
−Ｖ□、はベース・エミッタ間電圧、ＶＣＥＩ〜Ｖｃｌ
：３はエミッタ・コレクタ間電圧、ｖ２はツェナー電圧
、■１はサーミスタ１９に発生する電圧、ＶＲはサーミ
スタ２１に発生する電圧、ＶＲは抵抗２２に発生する電
圧、Ｖ　ｃｃは電源電圧を示す。

この実施例では、第１図に示した電流検出部１３をサー
ミスタ１９で構成し、電流比較部Ｉ４をバイポーラ型ト
ランジスタ１Ｂと抵抗１７で構成すると共に、電圧制御
部１５をバイポーラ型トランジスタ２０で構成し、比較
電圧発生部１６をツェナーダイオード２４、抵抗２２．
２３、サーミスタ２１で構成したものである。

電流制御回路１１は、サーミスタ１９に発生する電圧Ｖ
１と、バイポーラ型トランジスタ１８のベース・エミッ
タ間電圧Ｖ、２とが等しくなるように（Ｖ　１　＝　Ｖ
＋Ｂｚ）バイポーラ型トランジスタ４のコレクタ電流１
ｃを制御する。

このため、電源電圧が変動しても、バイポーラ型トラン
ジスタ４のコレクタ電流１ｃは一定に保たれる。

また、バイポーラ型トランジスタ１８のベース・エミッ
タ間電圧ｖ　ｍｔｚは、−２ｍ　Ｖ　／　’Ｃ程度の温
度特性を有するから、温度が上昇すると、上記電圧■１
ｌＥ２は下降する。

この時、サーミスタ１９の温度特性を、上記バイポーラ
型トランジスタ１８と同じ−２ｍ　Ｖ　／　”ｃ程度に
選定しておけば（この程度に選定することは可能である
）、このサーミスタ１９に発生する電圧Ｖ１も上記電圧
Ｖ　ＢＥ！と同様な変化をする。

即ち、温度変化に伴う上記両電圧■□２及び■１の変化
を同じ程度にしておくと、両者が互いに補傷を行い、バ
イポーラ型トランジスタ４のコレクタ電流１ｃは、温度
変化があっても、一定に保つことが可能となる。

バイアス回路２として、上記の電流制御回路１１のみを
備えた場合の特性例（実測例）を第３図Ａ−Ｃ図に示す
。

バイアス回路２として、電流制御回路１１のみを用いた
場合、バイポーラ型トランジスタ４のコレクタ電流１ｃ
は、温度変化に対しても常に一定であり（Ａ図参照）、
また、電源電圧の変化に対しても一定（Ｂ図参照）に保
つことができる。

しかし、高温になると、バイポーラ型トランジスタ４の
発振効率が劣化し、発振出力電力Ｐａが変化する（０図
参照）。

０図のように、温度Ｔａ＝０℃と、Ｔａ＝２５℃、Ｔａ
＝５０℃の時の電力は図示のように変化するので、電流
制御回路のみでは不十分であることが分かる。

そこで、バイアス回路２に電圧制御回路１２を設け、バ
イポーラ型トランジスタ４のエミッタ・コレクタ間電圧
ＶＣｔ＋を制御することにより、発振出力電力Ｐａの変
化を抑えることが必要となる。

電圧制御回路１２では、ツェナーダイオード２４と抵抗
２３により、電源電圧（Ｖｃｃ）に影響されない基準電
圧■２を得る。このツェナー電圧■２は、サーミスタ２
１と抵抗２２とで分圧しくＶＺ＝Ｖ　１　＋ＶＲ）　、
分圧点の電圧をバイポーラ型トランジスタ２０のベース
に入力する。

このバイポーラ型トランジスタ２０では、エミッタ・コ
レクタ間電圧ｖ　ｃｔ’ｔが、ベース・エミッタ間電圧
Ｖ　ＩＥ３と、サーミスタ２１に発生する電圧■２との
和に等しくなるように（ＶＣＥ３”　ＶＩＥ３＋Ｖ２）
制御される。

従って、温度変化に対してサーミスタ２１に発生する電
圧■２が変化すると、それに応じて上記電圧Ｖ　Ｃ１０
が変化する。その結果、バイポーラ型トランジスタ４の
エミッタ・コレクタ間電圧ＶＣＺ＋が温度変化に対して
制御され、温度変化に対するバイポーラ型トランジスタ
４の発振効率の変化を抑止し、出力電力Ｐｏの変化も抑
止される。

上記の電圧側ｉＵｇＪ１１２の制御により、例えば、第
３図Ｃでは、Ｔａ＝０℃の時、Ｖ　（Ｅ　（を下げ、Ｔ
ａ＝５０℃の時、ＶＣＥＩを上げるように制御すれば、
発振出力電力Ｐｏの温度補償が可能となる。

このようにして出力電力の温度補償を行った例（実測値
）を第３図Ｄ−Ｆ図に示す。Ｆ図の出力電力Ｐａは、温
度が０℃、２５℃、５０℃と変化しても、はとんど変動
しないことが明らかである。

〔発明の効果〕

以上説明したよ・）に、本発明によれば次のような効果
がある。

（１１温度変化や電源電圧の変化があっても、発振出力
電力の変動は抑制され、常に安定した出力電力が得られ
る。

（２１安定した発振出力を供給することが可能となり、
安定した無線システム等の構築ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の１実施例を示す回路図、第３図は上記
実施例の特性例を示した図、第４図は従来例Ｉ　（を流
温度補償付）の回路図、第５図は従来例２　（電源電圧
変動補償付）の回路図、 第６図は上記従来例１の特性例を示した図、第７図は上
記従来例２の特性例を示した図である。 図面の浄書 発振回路 電流制御回路 電流検出部 ・−電圧制御部 ２−バイアス回路 １２−電圧制御回路 １４・−電流比較部 １６−比較電圧発生部 特許出願人　　　富士通株式会社 代理人弁理士　　山　谷　晧　榮 未発明りＩ理図 第１図 質覆別Ｊ跡図 第２図 逼崖蒋、ｒｊ−栖２ 第３図Ｄ ’ｔｉＪ！Ｐｆ／Ｅ肴、跋例２ 第３図Ｅ −一−−−−−−−−−→−ＶＣＥ／　　ｆｆノ電１引
電丘肘滉崖脣・ヒ例２ 第３図Ｆ ６　　７　　８　　　？　　　１０ ”ｃｒ、（ＶＪ 電源電圧灯り参特、袖？１１ 第３図Ｃ 手続補正書 （方式） １、事件の表示 平成２年特許願第２８９２０号 ２、発明の名称 マイクロ波発振器 ３、補正をする者 事件との関係

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 発振素子としてバイポーラ型トランジスタ（４）を用い
   た発振回路（１）と、 上記バイポーラ型トランジスタ（４）のバイアスを制御
   するバイアス回路（２）とを備えたマイクロ波発振器に
   おいて、 上記バイアス回路（２）には、 上記バイポーラ型トランジスタ（４）のコレクタ電流を
   検出する電流検出部（１３）、及び前記電流検出部（１
   ３）での検出値を用いて比較を行い、上記バイポーラ型
   トランジスタのバイアス電流を制御する電流比較部（１
   ４）から成り、温度や電源電圧の変化に対して上記コレ
   クタ電流が一定となるように制御を行う電流制御回路（
   １１）と、 比較の基準となる比較電圧を発生させる比較電圧発生部
   （１６）、及び上記比較電圧との比較を行うことにより
   出力電圧を変化させる電圧制御部（１５）から成り、温
   度変化に応じて上記バイポーラ型トランジスタ（４）の
   エミッタ・コレクタ間電圧を変化させる電圧制御回路（
   １２）とを設け、 温度や電源電圧の変化による発振出力電力の変動を抑制
   したことを特徴とするマイクロ波発振器。