JPH054613U - 発振器及び発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置の外部から簡単に発振周波数を調節する
ことができる発振器、及び発振周波数のずれを自動的に
修正可能な発振装置を提供すること。 【構成】 ウォ−ムギアを介してモ−タ11によって周波
数調整ねじを回動し、周波数調整板と誘電体共振器との
間の間隔を変え、発振器の発振周波数を調整可能とす
る。さらに、基準信号発生部23の出力信号に基づく、発
振器10の発振対象周波数に対応した電圧Ｖ2 と発振器10
の発振周波数に対応した電圧Ｖ1 との差の電圧Ｖ3 によ
ってモ−タ11を駆動し、発振周波数を発振対象周波数に
自動的に設定可能とする。 【効果】 発振器を装置の内部、例えばＢＳアンテナに
設けられたＢＳコンバ−タの筐体内部等に組み込んだ後
においても、装置の外部から簡単に発振周波数を調節す
ることができると共に、発振周波数のずれを自動的に修
正できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ＳＨＦ帯等における誘電体共振器を用いた発振器及び発振装置に関 するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、誘電体共振器を用いた高周波の帰還型発振器が一般に知られている。こ の一例としてＭＩＣ（マイクロ波集積回路）型の発振器の概略構成図を図２に、 またその回路図を図３に示す。図において、１は所定の厚さを有する基板、例え ば厚さ１mmの基板で、その表面１ａには所定の特性インピ−ダンスのマイクロス トリップライン（以下、ラインと称する）２ａ〜２ｃが形成されている。ここで 、ライン２ａとライン２ｃとは直角をなすように配置され、ライン２ａの長さＬ g とその特性インピ−ダンスＺg 、及びライン２ｃの長さＬd とその特性インピ −ダンスＺd のそれぞれは、後述する誘電体共振器４とそれぞれのライン２ａ〜 ２ｃが結合したとき、希望する発振周波数で回路が発振可能となるように設定さ れている。

【０００３】 ３はＦＥＴ（Field Effect Transistor ）で、そのゲ−トＧはライン２ａの一 端に、ソ−スＳはライン２ｂの一端に、またドレインＤはライン２ｃの一端にそ れぞれ接続されている。さらに、ライン２ａの他端は安定化抵抗Ｒg により、ま たライン２ｂの他端は純抵抗負荷Ｒl によってそれぞれ終端されている。

【０００４】 ４は誘電体共振器で、所定の直径と厚さとを有する円柱盤形状をなしている。 この形状は共振周波数によって異なり、例えば直径5.5mm 、高さ1.8mm 程度のも のが使用されている。この誘電体共振器４は、ライン２ａとライン２ｃとの間の 基板１上に例えば高さ2mm の絶縁部材からなる支持台５を介して固定され、ライ ン２ａ，２ｃのそれぞれとの間隔は発振周波数に基づいて設定されている。

【０００５】 ６はシ−ルドケ−スで、その底部は開放され、例えば高さ8mm の箱型形状を有 している。このシ−ルドケ−ス６は、前述した各構成部分を覆うように基板１に 固定されると共に、基板１の裏面１ｂに形成された接地導体７に導通接続されて いる。また、誘電体共振器４の中心上部に対応する位置にはねじ孔６ａが形成さ れ、このねじ孔６ａには所定長さの金属製の周波数調整ねじ８が螺着されている 。さらに、周波数調整ねじ８の下端部には、所定の面積を有する金属製の周波数 調整板９が誘電体共振器４の上面と平行に固定されている。

【０００６】 図４は前述の構成よりなる発振器の等価回路図である。図において、Ｍ１，Ｍ ２はそれぞれ誘電体共振器４とライン２ａ，２ｃとの間の相互インダクタンス、 Ｃ，Ｌ，Ｒはそれぞれ誘電体共振器４のキャパシタンス、インダクタンス、抵抗 であり、これらによって並列共振回路が構成されている。

【０００７】 前述の構成よりなる発振器によれば、図示せぬバイアス回路によりバイアス電 圧が印加されると、ライン２ｃに電流が流れ、ライン２ａから磁界が発生する。 これにより、誘電体共振器４は励起されて帰還回路が構成され、誘電体共振器４ のもつ共振周波数ｆ0 の電流がライン２ａに発生する。従って、この電流はライ ン２ａを介してＦＥＴ３のゲ−トＧに帰還され、誘電体共振器４のもつ共振周波 数で発振する。

【０００８】 また、共振周波数ｆ0 は、周波数調整板９と誘電体共振器４との間の空気層の 厚さｄによって変えることができる。即ち、周波数調整板９によって誘電体共振 器４の周囲の磁界の分布状態及び周波数調整板９と各構成部分との間の電気容量 （浮遊容量）が変化し、誘電体共振器４とライン２ａ，２ｃとの間の電磁結合度 が変わる。これにより、等価回路におけるキャパシタンスＣが変り、共振周波数 ｆ0 （発振周波数ｆ0 ）を調整することができる。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前述した従来の発振器においては、発振器を装置の内部、例え ばＢＳアンテナに設けられたＢＳコンバ−タの筐体内部に組み込んだ後は、装置 の外部から発振周波数を調節することができなかった。このため、周囲温度等に よって発振周波数が若干ずれてもこれを修正することができなかった。

【００１０】 本考案の目的は上記の問題点に鑑み、装置の外部から簡単に発振周波数を調節 することができる発振器を提供することにある。さらには、発振周波数のずれを 自動的に修正可能な発振装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記の目的を達成するために、請求項１では、基板の表面に形成され た複数のマイクロストリップラインと、該複数のマイクロストリップラインに接 続された増幅素子と、前記基板に支持された誘電体共振器と、接地導体と導通す る金属製の周波数調整体とを備え、前記誘電体共振器と前記周波数調整体との位 置関係を変化させて発振周波数を調整する帰還型の発振器において、外部からの 電気信号に基づいて前記周波数調整体を移動する移動手段を設けた発振器を提案 する。

【００１２】 また、請求項２では、基板の表面に形成された複数のマイクロストリップライ ンと、該複数のマイクロストリップラインに接続された増幅素子と、前記基板に 支持された誘電体共振器と、接地導体と導通する金属製の周波数調整体と、外部 からの電気信号に基づいて前記周波数調整体を移動する移動手段とを備えた帰還 型の発振器と、該発振器の発振対象周波数に対応した所定の基準信号を出力する 基準信号発生手段と、前記基準信号に基づいて、前記発振器の出力信号の周波数 と前記発振対象周波数とを比較する比較手段と、該比較手段の比較結果に基づい て、前記発振器の移動手段を駆動する駆動制御手段とを備えた発振装置を提案す る。

【００１３】

【作用】

本考案の請求項１によれば、外部からの電気信号に基づいて、移動手段によっ て周波数調整体が移動される。前記周波数調整体の移動によって誘電体共振器と 前記周波数調整体との間の位置関係が変る。これにより、前記誘電体共振器の周 囲の磁界の分布状態及び前記周波数調整体とマイクロストリップライン等との間 の浮遊容量が変化して、前記誘電体共振器と前記マイクロストリップラインとの 間の電磁結合度が変り、前記誘電体共振器の共振周波数が変化する。増幅素子へ は前記共振周波数の信号が帰還され、該信号が増幅される。これにより、前記共 振周波数を発振周波数として発振が行われる。従って、前記周波数調整体を移動 することによって、発振周波数が変化する。

【００１４】 また、請求項２によれば、移動手段によって周波数調整体が移動される。前記 周波数調整体の移動によって誘電体共振器と前記周波数調整体との間の位置関係 が変る。これにより、前記誘電体共振器の周囲の磁界の分布状態及び前記周波数 調整体とマイクロストリップライン等との間の浮遊容量が変化して、前記誘電体 共振器と前記マイクロストリップラインとの間の電磁結合度が変り、前記誘電体 共振器の共振周波数が変化する。増幅素子へは前記共振周波数の信号が帰還され 、該信号が増幅される。これにより、前記共振周波数を発振周波数として発振が 行われる。従って、前記周波数調整体を移動することによって、発振周波数が変 化する。また、基準信号発生手段によって発振器の発振対象周波数に対応した所 定の基準信号が出力される。この基準信号に基づいて、比較手段によって、前記 発振器の発振周波数は前記発振対象周波数と比較され、さらにこの比較結果に基 づいて、駆動制御手段によって前記発振周波数が前記発振対象周波数に一致する ように前記移動手段が駆動される。

【００１５】

【実施例】

図１は本考案の第１の実施例の発振器を示す概略構成図である。図において、 前述した従来例の発振器と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省 略する。また、本実施例と従来例との相違点は、周波数調整ねじ８をモ−タ１１ 及びウォ−ムギア１２によって回動し、誘電体共振器４と周波数調整板９との間 隔ｄを電気信号によって変えられるようにしたことにある。

【００１６】 即ち、シ−ルドケ−ス６の上部に突出した周波数調整ねじ８の上端部所定位置 には、軸心を合わせて所定の厚さを有する円筒ウォ−ムホイ−ル１３が固定され ている。さらに、シ−ルドケ−ス６の上面には直流モ−タ（以下、モ−タと称す る）１１が設けられ、その回転軸１１ａには円筒ウォ−ム１４が取り付けられる と共に、モ−タ１１は円筒ウォ−ム１４が円筒ウォ−ムホイ−ル１３に噛み合う ように配置され、固定されている。

【００１７】 また、円筒ウォ−ムホイ−ル１３の下端とねじ孔６ａの上端とが当接した際に 、誘電体共振器４と周波数調整板９とが当接せず、また円筒ウォ−ム１４が円筒 ウォ−ムホイ−ル１３の上端部に噛み合うように、円筒ウォ−ムホイ−ル１３の 厚さ及び取り付け位置が設定されている。さらに、シ−ルドケ−ス６の上面には ストッパ−１５が設けられ、周波数調整ねじ８が螺動して円筒ウォ−ム１４が円 筒ウォ−ムホイ−ル１３の下端部に達したとき、周波数調整ねじ８の上端がスト ッパ−１５に当接し、円筒ウォ−ム１４が円筒ウォ−ムホイ−ル１３から外れな いようになっている。

【００１８】 前述の構成よりなる発振器によれば、モ−タ１１に通電して、モ−タ１１の回 転軸１１ａを回転することにより、この回転が円筒ウォ−ム１４及び円筒ウォ− ムホイ−ル１３を介して周波数調整ねじ８に伝わり、周波数調整板９を上下方向 に移動することができる。これにより、例えば発振器をＢＳアンテナに設けられ たＢＳコンバ−タの筐体内部に組み込んだ場合においても、室内に設置されたＢ Ｓチュ−ナの操作パネル等にスイッチを設け、このスイッチを介してモ−タ１１ に通電すると共に、モ−タ１１への印加電圧の極性を変えることにより、周波数 調整板９を上下方向に移動することができ、簡単に発振器の発振周波数を調整す ることができる。従って、周囲の温度変化等により発振器の発振周波数がずれた 場合にも、簡単に発振周波数のずれを修正することができる。

【００１９】 次に、本考案の第２の実施例の発振装置について説明する。 図５は第２の実施例の発振装置を示すブロック図である。図において、１０は 前述した発振器、２１は周波数変換部で、発振器１０から出力される周波数ｆ0 の信号Ｓ0 を周波数ｆ1 の信号Ｓ1 に変換して、周波数／電圧変換部２２に出力 する。ここで、周波数ｆ1 は、例えば周波数ｆ0 の1/n 倍とされる。周波数／電 圧変換部２２は入力信号Ｓ1 の周波数に対応した電圧Ｖ1 を出力する。２３は基 準信号発生部で、温度変化に対する信頼性の高い水晶発振回路からなり、発振器 １０における発振対象周波数ｆ0 の1/n 倍の周波数の信号Ｓ2 を周波数／電圧変 換部２４に出力する。周波数／電圧変換部２４は、前述した周波数／電圧変換部 ２２と同様に構成され、信号Ｓ2 の周波数に対応した電圧Ｖ2 を出力する。

【００２０】 ２５は周知の差動増幅回路で、電圧Ｖ1 ，Ｖ2 を入力してこれらの電圧Ｖ1 ， Ｖ2 の差の電圧Ｖ3 （＝Ｖ2 −Ｖ1 ）を増幅器２６に出力する。即ち、差動増幅 回路２５は、演算増幅器251 及び抵抗器252 〜255 から構成され、電圧Ｖ1 は抵 抗器252 を介して演算増幅器251 の反転入力端子に印加されている。また、この 反転入力端子と出力端子との間には抵抗器253 が接続されている。さらに、電圧 Ｖ2 が抵抗器254 を介して演算増幅器251 の非反転入力端子に印加され、この非 反転入力端子は抵抗器255 を介して接地されている。

【００２１】 増幅器２６は、電圧Ｖ3 を所定の増幅度にて増幅した電圧Ｖ4 を出力する。こ の電圧Ｖ4 は、発振器１０のモ−タ１１の一方の電圧印加端子に印加される。モ −タ１１の他方の電圧印加端子（図示せず）は、増幅器２６の接地端子（図示せ ず）と共に接地されている。

【００２２】 前述の構成よりなる発振装置によれば、周囲の温度変化等により発振器１０の 発振周波数ｆ0 がずれて周波数ｆ0'に変った場合、これらの周波数の差分Δｆに 対応した電圧Ｖ3 が差動増幅回路２５から出力される。電圧Ｖ3 は増幅器２６に よって増幅され、電圧Ｖ4 としてモ−タ１１に印加される。これにより、モ−タ １１が回転され、これに伴い発振器１０の周波数調整ねじ８が回転されて、周波 数調整板９が移動し、周波数調整板９と誘電体共振器４との間隔ｄが変えられる 。従って、前述したように発振器１０の発振周波数が変わる。

【００２３】 ここで、モ−タ１１への印加電圧Ｖ4 の極性は、モ−タ１１の回転による周波 数調整板９の移動によって、前記周波数の差分Δｆが小さくなる方向に設定され ている。これにより、発振器１０の発振周波数は、常に自動的に発振対象周波数 ｆ0 に設定される。

【００２４】 また、図６に示すように、互いに異なる周波数の信号を出力する複数の基準信 号発生部２３ａ，２３ｂを設け、これらの基準信号発生部２３ａ，２３ｂの出力 信号Ｓ2a，Ｓ2bをスイッチ２７等によって切り替えて周波数／電圧変換部２４に 入力すれば、発振器１０の発振周波数を複数の周波数の中から選択的に設定する ことができる。これにより、本実施例の発振装置をＢＳコンバ−タに用いれば、 １台のアンテナで複数の衛星放送を受信することができる。

【００２５】 尚、本実施例における基準信号発生部２３及び周波数／電圧変換部２４に変え て、基準信号Ｓ2 の周波数に対応した定電圧Ｖ2 を発生する回路を設けても同様 の効果が得られることは言うまでもないことである。

【００２６】

【考案の効果】

以上説明したように本考案の請求項１記載の発振器によれば、外部からの電気 信号に基づいて、移動手段により周波数調整体が移動され、発振周波数が変えら れるので、発振器を装置の内部、例えばＢＳアンテナに設けられたＢＳコンバ− タの筐体内部等に組み込んだ後においても、装置の外部から簡単に発振周波数を 調節することができる。

【００２７】 また、請求項２記載の発振装置によれば、比較手段の比較結果に基づいて、駆 動制御手段によって前記発振周波数が前記発振対象周波数に一致するように前記 移動手段が駆動されるので、周囲温度等によって発振器の発振周波数が前記発振 対象周波数から若干ずれても自動的に修正され、常に安定した発振周波数を得る ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例の発振器を示す概略構成
図

【図２】従来例の帰還型発振器の概略構成図

【図３】従来例の回路図

【図４】従来例の帰還型発振器の等価回路図

【図５】本考案の第２の実施例の発振装置を示すブロッ
ク図

【図６】本考案の発振装置の他の実施例を示すブロック
図

【符号の説明】

１…基板、２ａ〜２ｃ…マイクロストリップライン、３
…ＦＥＴ、４…誘電体共振器、５…支持台、６…シ−ル
ドケ−ス、７…接地導体、８…周波数調整ねじ、９…周
波数調整板、１０…発振器、１１…モ−タ、１２…ウォ
−ムギア、１３…円筒ウォ−ムホイ−ル、１４…円筒ウ
ォ−ム、１５…ストッパ−、２１…周波数変換部、２
２，２４…周波数／電圧変換部、２３，２３ａ，２３ｂ
…基準信号発生部、２５…差動増幅回路、２６…増幅
器、２７…スイッチ。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の表面に形成された複数のマイクロ
   ストリップラインと、該複数のマイクロストリップライ
   ンに接続された増幅素子と、前記基板に支持された誘電
   体共振器と、接地導体と導通する金属製の周波数調整体
   とを備え、前記誘電体共振器と前記周波数調整体との位
   置関係を変化させて発振周波数を調整する帰還型の発振
   器において、 外部からの電気信号に基づいて前記周波数調整体を移動
   する移動手段を設けた、ことを特徴とする発振器。
2. 【請求項２】 基板の表面に形成された複数のマイクロ
   ストリップラインと、該複数のマイクロストリップライ
   ンに接続された増幅素子と、 前記基板に支持された誘電体共振器と、接地導体と導通
   する金属製の周波数調整体と、 外部からの電気信号に基づいて前記周波数調整体を移動
   する移動手段とを備えた帰還型の発振器と、 該発振器の発振対象周波数に対応した所定の基準信号を
   出力する基準信号発生手段と、 前記基準信号に基づいて、前記発振器の出力信号の周波
   数と前記発振対象周波数とを比較する比較手段と、 該比較手段の比較結果に基づいて、前記発振器の移動手
   段を駆動する駆動制御手段とを備えた、 ことを特徴とする発振装置。