JP2010045623A - 高周波発振源 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発振周波数の基本波f0で発振動作を行う発振回路1の出力端子のインピーダンスが発振周波数の基本波f0でショートであり、出力回路2の入力端子のインピーダンスが発振周波数の基本波f0でショートであるように構成する。これにより、出力回路2から出力される2倍波2f0と基本波f0の電力比を大きくすることができる効果が得られる。
【選択図】図1
Description
以下の特許文献1に開示されている高周波発振源であるプッシュプッシュ発振器は、低周波数の発振動作で高周波数を得るために、共振用容量と伝送線路が並列に接続されている共振回路と、同一かつ対称で、互いに逆相で動作する2つの発振部とから構成されている。
高周波発振源内の雑音が発振部により増幅され、その増幅された雑音の電力が共振回路に入力される。
共振回路に入力された電力は、その周波数特性により周波数選択されて発振部に帰還される。
上記の発振部と共振回路の動作が繰り返されることにより、電力が増幅されていき、安定した発振状態となる。
このとき、2つの発振部が互いに逆相で動作しているため、共振回路を構成している伝送線路の中点では、基本波が逆相で合成されてキャンセルされ、偶数次の高調波が同相で合成されて出力される。
図1はこの発明の実施の形態1による高周波発振源を示す構成図である。
図1において、発振回路1は発振周波数の基本波f0で発振動作を行う回路である。なお、発振回路1の出力端子のインピーダンスは、発振周波数の基本波f0でショートである。
ただし、発振回路1の出力端子のインピーダンスは、発振周波数の基本波f0で略ショートであればよく、完全なショートである必要はない。
ただし、出力回路2の入力端子のインピーダンスは、発振周波数の基本波f0で略ショートであればよく、完全なショートである必要はない。
ただし、図1では、発振回路1の能動素子11がバイポーラトランジスタである例を示しているが、能動素子11がバイポーラトランジスタに限るものではなく、能動素子11として、例えば、電界効果トランジスタなどを用いてもよい。
また、図1では、能動素子11であるバイポーラトランジスタのコレクタ端子から出力を取り出すものについて示したが、バイポーラトランジスタのエミッタ端子やベース端子から出力を取り出すようにしてもよい。
ただし、反射回路15の接続点は、基本波f0で略ショートインピーダンスであればよく、完全なショートインピーダンスである必要はない。
出力回路2の結合線路22は一端が伝送線路21の他端と接続されて、他端が負荷抵抗3と接続されており、発振周波数の2倍波2f0でλ/4の長さを有している。
発振回路1内の雑音が能動素子11により増幅され、その増幅された雑音の電力がリアクタンス回路12,13,14及び反射回路15により周波数選択されて能動素子11に帰還される。
能動素子11による増幅と、能動素子11に対する帰還が繰り返されることにより、電力が増幅されていき、安定した発振状態となる。
このとき、発振周波数の基本波f0で発振動作を行う発振回路1は、発振回路1内の非線形特性によって2倍波2f0を生成する。
したがって、発振周波数の基本波f0の多くの電力は、発振回路1の反射回路15により反射される。
また、出力回路2の結合線路22は、発振周波数の2倍波2f0でλ/4の長さを有しており、2倍波2f0で長さがλ/4のオープンスタブに概略等しいため、発振周波数の基本波f0は結合線路22を通過することができない。
したがって、基本波f0のほとんどの電力は、反射回路15と出力回路2により反射され、負荷抵抗3には出力されない。
したがって、出力回路2から出力される2倍波2f0と基本波f0の電力比が大きくなる。
上記実施の形態1では、発振回路1の出力端子のインピーダンスを発振周波数の基本波f0でショートにするために、発振周波数の基本波f0でλ/4の長さを有するオープンスタブからなる反射回路15を用いて、発振回路1を構成しているものを示したが、図2に示すように、発振回路1の出力端子をプッシュプッシュ(Push−Push)発振器の偶高調波出力端子としてもよい。
その理由は、プッシュプッシュ発振器の偶高調波出力端子は、基本波f0で仮想ショート(逆相合成)になるためである。
なお、図2において、11a,11bは図1の能動素子11に相当する能動素子、13a,13bは図1のリアクタンス回路13に相当するリアクタンス回路、14a,14b,14c,14dは図1のリアクタンス回路14に相当するリアクタンス回路である。
以降の実施の形態においても、図2の発振回路1を適用することができる。
図3はこの発明の実施の形態3による高周波発振源を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
出力回路4は入力端子が発振回路1の出力端子と接続されて、出力端子が負荷抵抗3と接続されており、発振周波数の2倍波2f0を通過帯域とする回路である。なお、出力回路4の入力端子のインピーダンスは、発振周波数の基本波f0でオープンである。
ただし、出力回路4の入力端子のインピーダンスは、発振周波数の基本波f0で略オープンであればよく、完全なオープンである必要はない。
第2の伝送線路である伝送線路24は一端が伝送線路23の他端と接続されて、他端が結合線路22の一端と接続されており、発振周波数の2倍波2f0でλ/4の長さを有している。
発振回路1内の雑音が能動素子11により増幅され、その増幅された雑音の電力がリアクタンス回路12,13,14及び反射回路15により周波数選択されて能動素子11に帰還される。
能動素子11による増幅と、能動素子11に対する帰還が繰り返されることにより、電力が増幅されていき、安定した発振状態となる。
このとき、発振周波数の基本波f0で発振動作を行う発振回路1は、発振回路1内の非線形特性によって2倍波2f0を生成する。
したがって、発振周波数の基本波f0の多くの電力は、発振回路1の反射回路15により反射される。
また、出力回路4の結合線路22は、発振周波数の2倍波2f0でλ/4の長さを有しており、2倍波2f0で長さがλ/4のオープンスタブに概略等しいため、発振周波数の基本波f0は結合線路22を通過することができない。
したがって、基本波f0のほとんどの電力は、発振回路1から出力回路4側には伝搬されず、反射回路15により反射され、負荷抵抗3には出力されない。
したがって、出力回路4から出力される2倍波2f0と基本波f0の電力比が大きくなる。
なお、出力回路4の入力端子のインピーダンスが発振周波数の基本波f0でオープンであるため、基本波f0のほとんどの電力は、発振回路1から出力回路4側には伝搬されなくなり、上記実施の形態1よりも更に、出力回路4から出力される2倍波2f0と基本波f0の電力比を大きくすることができる。
図4はこの発明の実施の形態4による高周波発振源を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
出力回路2aは入力端子が発振回路1の出力端子と接続されて、出力端子が負荷抵抗3と接続されており、発振周波数の2倍波2f0を通過帯域とする回路である。なお、出力回路2aの入力端子のインピーダンスは、発振周波数の基本波f0でショートであり、また、発振周波数の2倍波2f0でオープンである。
ただし、出力回路2aの入力端子のインピーダンスは、発振周波数の基本波f0で略ショートであればよく、完全なショートである必要はない。
また、出力回路2aの入力端子のインピーダンスは、発振周波数の2倍波2f0で略オープンであればよく、完全なオープンである必要はない。
発振回路1内の雑音が能動素子11により増幅され、その増幅された雑音の電力がリアクタンス回路12,13,14及び反射回路15により周波数選択されて能動素子11に帰還される。
能動素子11による増幅と、能動素子11に対する帰還が繰り返されることにより、電力が増幅されていき、安定した発振状態となる。
このとき、発振周波数の基本波f0で発振動作を行う発振回路1は、発振回路1内の非線形特性によって2倍波2f0を生成する。
したがって、発振周波数の基本波f0の多くの電力は、発振回路1の反射回路15により反射される。
また、出力回路2aの結合線路22aは、発振周波数の2倍波2f0でλ/4の長さを有しており、2倍波2f0で長さがλ/4のオープンスタブに概略等しいため、発振周波数の基本波f0は結合線路22aを通過することができない。
したがって、基本波f0のほとんどの電力は、反射回路15と出力回路2aにより反射され、負荷抵抗3には出力されない。
したがって、出力回路2aから出力される2倍波2f0と基本波f0の電力比が大きくなる。
2倍波に対する能動素子11の負荷は、発振回路1の後段に接続される回路に影響されず、リアクタンス回路14によって制御可能となるため、2倍波2f0が大きく生成されるように調整することが容易になる。
この場合、出力回路4aの入力端子のインピーダンスが発振周波数の基本波f0及び2倍波2f0でオープンとなる。
図6はこの発明の実施の形態5による高周波発振源を示す構成図であり、図において、図4と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
抵抗5は一端が反射回路15の接続点(発振回路1の出力端子)と接続され、他端が伝送線路21の一端(出力回路2aの入力端子)と接続されている。
発振回路1内の雑音が能動素子11により増幅され、その増幅された雑音の電力がリアクタンス回路12,13,14及び反射回路15により周波数選択されて能動素子11に帰還される。
能動素子11による増幅と、能動素子11に対する帰還が繰り返されることにより、電力が増幅されていき、安定した発振状態となる。
このとき、発振周波数の基本波f0で発振動作を行う発振回路1は、発振回路1内の非線形特性によって2倍波2f0を生成する。
したがって、発振周波数の基本波f0の多くの電力は、発振回路1の反射回路15により反射される。
また、出力回路2aの結合線路22aは、発振周波数の2倍波2f0でλ/4の長さを有しており、2倍波2f0で長さがλ/4のオープンスタブに概略等しいため、発振周波数の基本波f0は結合線路22aを通過することができない。
また、発振回路1と出力回路2aの間に抵抗5が接続されているため、発振周波数の基本波f0が大きく減衰する。
また、結合線路22aは、発振周波数の2倍波2f0でλ/4の長さを有しており、結合形態が疎結合であるため、出力回路2aの入力端子では、2倍波2f0で概略オープンインピーダンスとなっている。
このため、出力回路2aの入力端子に抵抗5が接続されても、2倍波2f0は減衰せず、伝送線路21と結合線路22aを通過して、負荷抵抗3に出力される。
したがって、出力回路2aから出力される2倍波2f0と基本波f0の電力比が大きくなる。
したがって、発振周波数の2倍波2f0が大きく生成されるように調整が容易になり、出力回路2aから出力される2倍波2f0と基本波f0の電力比を更に大きくすることができる。
図7はこの発明の実施の形態6による高周波発振源を示す構成図であり、図において、図6と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
伝送線路6は一端が反射回路15の接続点(発振回路1の入力端子)と接続され、他端が抵抗5の一端と接続されている。なお、抵抗5及び伝送線路6から直列回路が構成されている。
図7では、伝送線路6の一端が反射回路15の接続点と接続されている例を示しているが、抵抗5の一端が反射回路15の接続点と接続され、また、伝送線路6の一端が抵抗5の他端と接続され、伝送線路6の他端が出力回路2aの入力端子と接続されるようにしてもよい。
能動素子11による増幅と、能動素子11に対する帰還が繰り返されることにより、電力が増幅されていき、安定した発振状態となる。
このとき、発振周波数の基本波f0で発振動作を行う発振回路1は、発振回路1内の非線形特性によって2倍波2f0を生成する。
したがって、発振周波数の基本波f0の多くの電力は、発振回路1の反射回路15により反射される。
また、出力回路2aの結合線路22aは、発振周波数の2倍波2f0でλ/4の長さを有しており、2倍波2f0で長さがλ/4のオープンスタブに概略等しいため、発振周波数の基本波f0は結合線路22aを通過することができない。
また、発振回路1と出力回路2aの間に抵抗5が接続されているため、発振周波数の基本波f0が大きく減衰する。
また、結合線路22aは、発振周波数の2倍波2f0でλ/4の長さを有しており、結合形態が疎結合であるため、出力回路2aの入力端子では、2倍波2f0で概略オープンインピーダンスとなっている。
このため、出力回路2aの入力端子に抵抗5が接続されても、2倍波2f0は減衰せず、伝送線路21と結合線路22aを通過して、負荷抵抗3に出力される。
したがって、出力回路2aから出力される2倍波2f0と基本波f0の電力比が大きくなる。
したがって、発振周波数の2倍波2f0が大きく生成されるように調整が容易になり、出力回路2aから出力される2倍波2f0と基本波f0の電力比を更に大きくすることができる。
抵抗5の抵抗値と伝送線路6の特性インピーダンスを等しくすれば、発振回路1からみた基本波f0における負荷インピーダンスを変えずに、2倍波2f0の電力が大きく生成されるように調整することができる。
Claims (9)
- 発振周波数の基本波で発振動作を行う発振回路と、入力端子が上記発振回路の出力端子と接続されて、出力端子が負荷と接続されており、上記発振周波数の2倍波を通過帯域とする出力回路とを備えた高周波発振源において、上記発振回路の出力端子のインピーダンスが上記発振周波数の基本波でショートであり、上記出力回路の入力端子のインピーダンスが上記発振周波数の基本波でショートであることを特徴とする高周波発振源。
- 一端が発振回路の出力端子と接続されており、発振周波数の2倍波で4分の1波長の長さを有する伝送線路と、一端が上記伝送線路の他端と接続されて、他端が負荷と接続されており、上記発振周波数の2倍波で4分の1波長の長さを有する結合線路とから、出力回路が構成されていることを特徴とする請求項1記載の高周波発振源。
- 発振周波数の基本波で発振動作を行う発振回路と、入力端子が上記発振回路の出力端子と接続されて、出力端子が負荷と接続されており、上記発振周波数の2倍波を通過帯域とする出力回路とを備えた高周波発振源において、上記発振回路の出力端子のインピーダンスが上記発振周波数の基本波でショートであり、上記出力回路の入力端子のインピーダンスが上記発振周波数の基本波でオープンであることを特徴とする高周波発振源。
- 一端が発振回路の出力端子と接続されており、発振周波数の基本波で4分の1波長の長さを有する第1の伝送線路と、一端が上記第1の伝送線路の他端と接続されており、上記発振周波数の2倍波で4分の1波長の長さを有する第2の伝送線路と、一端が上記第2の伝送線路の他端と接続されて、他端が負荷と接続されており、上記発振周波数の2倍波で4分の1波長の長さを有する結合線路とから、出力回路が構成されていることを特徴とする請求項3記載の高周波発振源。
- 出力回路の入力端子のインピーダンスが発振周波数の2倍波でオープンであることを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の高周波発振源。
- 結合線路の結合形態が疎結合であることを特徴とする請求項2または請求項4記載の高周波発振源。
- 発振周波数の基本波で発振動作を行う発振回路と、一端が上記発振回路の出力端子と接続されている抵抗と、入力端子が上記抵抗の他端と接続されて、出力端子が負荷と接続されており、上記発振周波数の2倍波を通過帯域とする出力回路とを備えた高周波発振源において、上記発振回路の出力端子のインピーダンスが上記発振周波数の基本波でショートであり、上記出力回路の入力端子のインピーダンスが上記発振周波数の基本波でショートであり、上記出力回路の入力端子のインピーダンスが上記発振周波数の2倍波でオープンであることを特徴とする高周波発振源。
- 発振周波数の基本波で発振動作を行う発振回路と、一端が上記発振回路の出力端子と接続されている伝送線路及び抵抗からなる直列回路と、入力端子が上記直列回路の他端と接続されて、出力端子が負荷と接続されており、上記発振周波数の2倍波を通過帯域とする出力回路とを備えた高周波発振源において、上記発振回路の出力端子のインピーダンスが上記発振周波数の基本波でショートであり、上記出力回路の入力端子のインピーダンスが上記発振周波数の基本波でショートであり、上記出力回路の入力端子のインピーダンスが上記発振周波数の2倍波でオープンであることを特徴とする高周波発振源。
- 抵抗の抵抗値と伝送線路の特性インピーダンスが等しいことを特徴とする請求項8記載の高周波発振源。
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