JPS631104A - 局部発振装置 - 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、テレビジョンチューナ、３１（Ｆダウンコン
バーク等に使用される広帯域の局部発振装置（で関する
ものである。

従来の技術 最近、テレビジョンチューナやＳＨＦダウンコンバータ
等において、高い周波数での発振等が必要とされており
、分布定数回路を用いた可変発振回路が多く用いられて
いる。

分布定数回路における線路インピーダンスＺｉｎは、特
性インピーダンスをＺ。、線路の終端インピーダンスを
ＺＲ９線路長をｌとすれば、但し、　β＝２π／λ　（
λ：波長）　　川・・（２）となり、第１式においてｚ
Ｒ−０としたとき、２工ｎ：コ２゜ｔａｎββ　　　　
　　　　　　　　　　・・・・・・（３）となり、これ
をＺ。で規格化した特性は第４図のように０からλ／４
の間で誘導性、λ／４からλ／２の間で容量性というよ
うな変化をする。この線路のＯからλ／４の間を利用し
、これに容量を与えて共振回路を構成することができる
。

従来には、この共振回路を増幅器に接続して反射型の発
振器が構成されている。

第５図はその一例を示すもので、５０は共振体部、５１
は増幅器である。５２は共振線路、５３゜５４．５５は
結合容量である。共振回路は、共振線路５２と可変容量
ダイオード５６の容量ＣｖＤ及び回路の浮遊容量Ｃｆの
総合容量とで構成される。

この総合容量を００とすれば、共振点において、１／ω
。Ｃ０：　Ｚｏｔ＆ｎｐｌ　　　　　　　−・−・・−
（４）の関係があり、第５図の回路はとのω。で発振す
る。

このような構成による最大発振周波数は、総合容量Ｃ８
と共振線路６２の線路長βとによって決まる。線路長ｌ
は上記第４式から、 の関係が導出され、ここでβ＝２π／λのλにλ＝Ｃ９
／ｆｏ　Ｃｖ−３×１０８〔ｍ）を代入すれば、となる
。

現在入手できる可変容量ダイオード６６の最小容量値Ｃ
ｖｎｍｉｎは０，７　（１）Ｆ）程度であるため、浮遊
容量６７のｏ、ｓ　（ｐＦ）を考慮すれば、総合容量ｃ
ｏは０．７＋ｏ、ｔｓ　＝　１．２　（ｐＦ）　　とな
る。最大発振周波数を１７６０　（ＭＨｚ）、Ｚｏを〔
Ω〕とすれば、β＝　０．０２７　〔ｍ〕となる。

基板がガラスエポキン、アルミナの場合はそれぞれ波長
短縮率を掛けて、 ガラスエポキシのとき、 ／＝０．０２７Ｘ０．４９＝０．０１３（７７２）アル
ミナのとき、 １＝０．０２７×０．３３＝ｏ、ｏ○９〔ｍ〕となる。

そこで、この線路長を用いて局部発振器を構成したとき
、周波数ｆ。を可変するのに必要な総合容量Ｃ８は、第
４式より、 となる。ｆｏｆ：ｓｏｏ　（ＭＨｚ’）から１９００　
（ＭＨｚ）まで変化するのに必要な総合容量Ｃ８を求め
ると、法衣に示す値となる この表においてＸは容量変化範囲を示し、０．７　（１
）Ｆ）　　〜ｓ　（ｐＦ）の可変容量ダイオードを用い
た場合に総合容量は浮遊容量０．５　ｐＦが加算され １．２　（１）Ｆ、ｌ　〜ｅ、ｔｓ　（ｐＦ：）の可変
幅を有し、このとき周波数ｆ。が９００（ＭＨｚ）から
１７５０　（ＭＨｚ）ｊ　ｆ変化−ｊるこ、！：　を示
す。

なお、前記表の計算結果は、共振線路６２の特性インピ
ーダンスＺ。＝６０〔Ω〕、必要とする最大発振周波数
ｆ　ｘ＝１７５０（ＭＨｚ）、共振線路上に存在する浮
遊容量６７をＣｆ＝○、ｔｓ　（ｐ　Ｆ　）、パリキャ
ンプダイオード６６の最小容量Ｃｖ　ｎｍ１ｎ　＝　０
．７　（ｐＦ）、以上の値においてｆ、を得るのに必要
な線路長１−２７〔萌〕　でのものである。

テレビジョンチューナ回路において、全世界の周波数範
囲をカバーするには、第１の映像中間周波数を９００　
ＭＨｚ帯に設定した場合、はぼ９００ＭＨｚ〜１９００
　ＭＨｚの発振範囲が必要である。しかしながら、上記
総合容量１．２　［ｐＦ）〜ｅ、ｓ　（ｐＦ）の範囲で
はこの変化幅を達成できない。

そこで、従来、第５図に示すように、共振体部５０の共
振線路６２をβ１　とβ２とに分割し、その分割点と接
地との間にスイッチダイオード６８を介装し、分割点に
高抵抗５９（あるいはチョークコイル）を通して電圧を
印加し、スイッチダイオード５８をオン、オフさせるこ
とによって、共振線路５２の長さを切換えて使用してい
る。

しかし、スイッチダイオード６８には逆バイアス時の容
量とパッケージ浮遊容量とからなる容量Ｃ１，（プラス
チックパッケージの場合１〔ｐＦ〕〜２〔ｐＦ）　）が
存在するため、周波数が高い領域では前記容量Ｏｆ、に
よって共振線路５２は常にｌ、の長さで交流的にンヨー
トされた状態となり、スイッチダイオード５８が非導通
時にも（β、＋１２）の長さを得ることができず、高い
周波数帯では可変範囲の拡大を行なうことが困難であっ
た。

そこで、高い周波数帯においてもスイッチダイオードの
導通、非導通の切換えによって広範囲な発振が可能な局
部発振装置が提案された。この局部発振装置は、第１の
外部直流電位により容量可変できる同調ダイオードと、
共振線路と、第２の外部直流電位により導通、非導通が
切換えられるスイッチダイオードとを交流的に直列接続
してこれを増幅トランジスタのペースまたはコレクタと
接地との間に介装し、前記スイッチダイオードの非導通
時にスイッチダイオードと並列の容量を介して共振線路
の一端を交流的に接地するように構成されている。

以下、その例を第６図を用いて説明する。共振体部６Ｑ
と増・幅部６１とは結合容量６２で接続され、結合容量
６２の基振体部側の一端には高抵抗６３を介して第１の
外部直流電位である同調電圧Ｂ、が加えられている。高
抵抗６３と結合容量６２の接続点（交流的には増幅トラ
ンジスタ６４のベース）と接地との間に、可変容量ダイ
オード６６と共振線路６６とスイッチダイオード６７と
を交流的に直列接続したものが介装されている。

詳しくは、高抵抗６３と結合容量６２の接続点に可変容
量ダイオード６７のカソードが接続され、可変容量ダイ
オード６７のアノードには共振線路６６の一端が接続さ
れ、共振線路６６の他端は高抵抗６８を介して接地され
るとともに、結合容量６９を介してスイッチダイオード
６Ｔのアノードに接続され、スイッチダイオード６７の
カソードは接地されている。また、スイッチダイオード
６７と結合容量６９との接続点には高抵抗７０を介して
第２の外部直流電位であるスイッチ電圧Ｂｓが適宜与え
られる。

共振体部６０において、スイッチ電圧Ｂｓによってスイ
ッチダイオード６７が導通した場合、共振線路６６は結
合容量６９を介して直接に接地された形となり、スイッ
チダイオード６７ンで並列に入る容量７１の影響はほと
んど発生しない。故に、共振容量は可変容量ダイオード
６５の同調容量ＣＶＤと、結合容量６２．６９と、増幅
部６１を含めた浮遊容量ＣＪとの和になるが、結合容量
６２゜６９は同調容量Ｃｖ、に対して大きな値を用いる
ため、実質上の総合容量Ｃ８ば、 ＣＯ−″Ｃｖ９士Ｃｆ・・・・・（８）となる。

ところで、スイッチダイオード６７が非導通になると、
スイッチダイオードは容量子１のＣｆｏを介して接地さ
れる。ここで容量Ｃｆ、は結合容量６２．６９に対して
極めて小さい値のため、直列接続においてこの容量を無
視することはできず、総合容量Ｃ０は、 Ｃ＝　　　　　　　　＋０１ ＣｖＩｌｌＣｆ。

となる。

第８式と第９式との比較により であるため、スイッチダイオード６７が非導通のときは
、導通のときに比べ共振容量は小さくなり、発振周波数
が高くなることがわかる。

（ｆｏ＝　１（ｐＦ）　、　Ｃ１＝　ｏ、ｅｓ（ｐＦ）
　、　Ｃｖｏ＝　ｏ、７（ｐＦ：１〜６　（ｐＦ）にす
れば、上記第８式の総合容量Ｃ０の可変範囲は１，２　
（ｐＦ）〜ｓ、５（ｐＦ）になり、上記衣に示す周波数
変化幅はＸの範囲の９００　（ＭＨｚ）〜１７５０（Ｍ
Ｈ２：］を得ることができる。上記第９式の場合には総
合容量Ｃ０の変化は０．９１　（ｐＦ）〜１．３　ｔｓ
　（ｐＦ〕になり、表のＹの範囲（７）１７００［ＭＨ
２，］〜１９００　（ＭＨｚ）の可変範囲を得ることが
できる。

すなわち第６図のように構成してスイッチ電圧Ｂｓを適
当に切換えることによって、可変範囲を上記の表のＺの
範囲、９００　（ＭＨｚ）　〜１９００　（ＭＨｚ）ま
で拡大することができる。

なお、共振体部６ｏにおいて、可変容量ダイオード６５
には同調電圧Ｂ、の逆バイアス電圧、スイッチダイオー
ド６７にはスイッチ電圧Ｂｓにより導通、非導通を必要
とするため、共振線路６６に対して両ダイオード６５．
６７は直列に挿入されている点が重要であり、ダイオー
ド６５　、６７の向きは特に問題ではない。また、スイ
ッチダイオード６了に並列に入る容量６了としては、ス
イッチダイオードの逆バイアス時の容量のみを使用して
もよく、または更に別の容量を設定してもよい０ 増幅部６１はトランジスタ６４のベースに共振体部６０
が接続され、トランジスタｅ４のコレクタは容量７２で
接地されている。コレクタには抵抗７３を介してバイア
スが与えられていると共に、抵抗７４を介してベースに
接続されてベース電位が与えられている。ベースバイア
スについては自己帰還型でなくてもよい。トランジスタ
６４０エミツタに接続されているコイル７５はノ・イパ
ワーを取り出すためのチョークコイルである。抵抗７６
はエミッタ抵抗であり、結合容量７７を通して発振出力
を取り出すためのものである。なお、発掘出力の取り出
し方には種々の方法があり、容量を１０　ｐＦ　　にし
てコレクタから取り出す方法や、共振線路６６とのイン
ダクタンス結合、または容量結合によって取り出す方法
も可能である。

発明が解決しようとする問題点 ところが、可変容量ダイオード６６及び共振線路６６等
のばらつきを吸収するためには、最大発振周波数及び最
小発振周波数部分をさらに１００１００（）以上拡大し
て可変範囲を広くする必要があり、これに対し第６図の
構成ではこれ以上の拡大は難しいという欠点があった。

本発明は上記問題点に鑑み、最大発振周波数をより高く
し、かつ最小発振周波数をより低くすることにより、発
振周波数の可変範囲をより拡大することのできる局部発
振装置を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の局部発振装置は
、増幅部におけるトランジスタのベースに、同調電圧Ｂ
Ｔの増減に対して逆の変化を有する直流電位を与えるこ
とにより、同調電圧Ｂ、が低電位の場合はトランジスタ
のベースに高電位を与え、また同調電位ＢＴが高い場合
はトランジスタのベースに低電位を与えるようにして、
トランジスタのＶ。ｌＩ−〇ｏｂ特性を利用して、発振
周波数の可変範囲を拡大することができるようにしたも
のである。

作用 上記手段によれば、従来技術による構成よりも最大発振
周波数をより高くでき、かつ最小発振周波数をより低く
でき、発振周波数の拡大を図ることができる。

実施例 以下、本発明による局部発振装置の一実施例を、図面に
基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例における局部発振装置の回路
図で、１０は共振体部、１１は増幅部である。共振体部
１Ｑにおいて増幅部１１との結合容量１２には高抵抗１
３を通して第１の外部直流電位である同調電圧ＢＴが加
えられている。結合容量１２と高抵抗１３との接続点に
は可変容量ダイオード１４のカソードが接続され、その
アノードには共振線路１５が接続され、更に共振線路１
５の他端は高抵抗１６を通して接地されるとともに、結
合容量１７を通してスイッチダイオード１８に接続され
ている。結合容量１７とスイッチダイオード１８との接
続点は浮遊容量あるいは特定の容量１９により接地され
るとともに、高抵抗２０全通して、第２の外部直流電位
であるスイッチ電圧ＢＳが与えられる。更に、結合容量
１２と増幅部１１にあるトランジスタ２１との接続点に
は、減算器２２からの出力がペース電位として与えられ
る。

減算器２２の出力は、第１の外部直流電位である同調電
圧Ｂ？と基準電圧ｖｒとの差を適当にレベルソフトしか
つレベル抑制したもので、同調電圧Ｂ、の増減に反比例
の特性をもつ直流電圧である。

増幅器１１のトランジスタ２１のコレクタは容量２３を
介して接地されているとともに、抵抗２４を通じてバイ
アスが与えられている。トランジスタ２１のエミッタに
はチョークコイル２５が接続され、エミッタ抵抗２６を
介して接地されている。容量２７は発振出力を取り出す
ものであり、トランジスタ２１のエミッタに接続されて
いるが、発振出力の取り出し方は種々の方法が考えられ
る。

以上の発振回路において、共振容量は、可変容量ダイオ
ード１４の容量ＣｖＤと、スイッチダイオード１８と容
量１９との並列容量Ｃｖｓと、トランジスタ２１の入力
容量Ｃ０ｂ１とこれらの夫々に並列に加わる浮遊容量と
を加えた直列総和である。

スイッチ電圧Ｂｓによりスイッチダイオード１８が導通
すればスイッチダイオード１８の両端の容量は０である
が、非導通の場合は容量Ｃｖｓをもつようになる。した
がって、共振容量はスイッチダイオード１８が導通した
ときの方が非導通時よりも大きくなり、同一共振線路１
５に対して発振周波数は第２図に示すような変化となる
。

トランジスタ２１のベース電位が同調電圧Ｂ。

に関係なく一定値の場合、第２図の実線の如くなり、部
品のバラツキを考慮した場合、発振周波数の可変範囲を
第２図の破線のように拡大する必要がある。

そこで、所望の周波数範囲を得るべく、本実施例ではト
ランジスタ２１のベース電位を同調電圧Ｂアの増減変化
して対して逆の変化をもたせるために減算器２２からの
出力をペースに与えて、同調電圧Ｂ？が高くなればトラ
ンジスタ２１のペースバイアスを下げ、コレクタ、ペー
ス電圧ｖｃＢヲ上げるようにしている。かくして第３図
に示す如く、入力容量Ｃｏｂを小さくすることによυ、
最大発振周波数を上げることができる。逆に、同調電圧
Ｂ。

が低くなれば、トランジスタ２１のペースバイアスを上
げ、コレクタ、ペース電圧Ｖ。Ｂを下げて入力容量Ｃｏ
ｂを犬きくすることにより最小発振周波数を下げること
ができる。

発明の効果 以上のように、本発明によれば、共振回路の可変容量ダ
イオードｉ′？：、印加する直流電圧と逆に変化する電
圧をトランジスタのペースに印加して、ｖａｍ　−Ｃｏ
ｂ特性を利用して実質的に共振容量の変化範囲を拡大す
るようにしたので、簡単な構成で発振周波数の可変範囲
を拡大することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における局部発掘装置の回路
図、第２図は発振周波数と同調電圧Ｂ。 との関係の特性図、第３図はトランジスタのｖＣＢとＣ
０ｂとの関係の特性図、第４図は片面終端のλ７／４線
路のインピーダンス特性図、第５図及び第６図はそれぞ
れ従来例の局部発振装置の回路図である。 １０・・・・共撮体部、１１・・・・・・増幅部、１４
・・・・・・パリキャップ（同調）ダイオード、１６・
・・・・・共振線路、１８・・・・スイッチダイオード
、２１・・・・・・増幅用トランジスタ、２２・・・・
・・減算器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１０
−−−　ＰＣ４ａイづ巨・ナシ）：ずｔ　−−−５１９
’？ ；４−−−バソ午、ッ７°タイキード ＩＪ−一罎擾ゑ漿１与 ｆ８−−−スイノナクイλ−卜゛ Ｂｒ−−−７可　言蜀　Ｃ Ｖｒ−−一基準・ ＋８

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１の外部直流電圧により容量が制御される同調ダイオ
   ードと、共振線路と、第２の外部直流電圧により導通と
   非導通が切換えられるスイッチダイオードとが直列に接
   続された直列回路と、この直列回路がベースあるいはコ
   レクタに直列に接続された増幅用トランジスタと、前記
   第１の外部直流電圧の増減に対して反比例の変化に相当
   する直流電圧を前記増幅用トランジスタのベースに与え
   て発振周波数の可変範囲を拡大する制御手段とを備えた
   ことを特徴とする局部発振装置。