专利名称：压控振荡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及扩宽了振荡频带的压控振荡器。
背景技术：
作为现有的压控振荡器，具备由场效应晶体管构成的振荡用有源元件；连接在该场效应晶体管的源极端子上的第1电抗电路；连接在该场应效晶体管的栅极端子上的第2电抗电路；连接在该场效应晶体管的漏极端子上的第3电抗电路；与该第3电抗电路连接、输出由场效应晶体管放大后的振荡功率的负载电阻；以及设置在第1电抗电路中、作为控制振荡频率的调谐电路，根据控制电压使电容变化的可变电容元件。
作为其动作，压控振荡器电路内的噪声由振荡用有源元件放大，通过连接在该振荡用有源元件的各端子上的第1到第3电抗电路，该放大后的功率的一部分返回振荡用有源元件，由振荡用有源元件进一步放大功率，由此进行振荡动作，从负载电阻振荡输出。振荡频率由调谐电路的共振频率决定。在控制振荡频率的情况下，通过改变施加到可变电容元件上的控制电压，使该可变电容元件的结电容(junctioncapacitance)变化，从而使调谐电路的共振频率变化。由此，振荡频率变化。振荡频率与可变电容元件的结电容的关系是(fmax/fmin)2∝Cjmax/Cjmin。其中，fmax、fmin分别是最高振荡频率、最低振荡频率，Cjmax、Cjmin分别是最大可变电容值、最小可变电容值(例如，参照专利文献1)。
专利文献1特开平8-335828号公报现有的压控振荡器如上那样构成，因此通过使可变电容元件的结电容发生很大变化，得到宽带的振荡频带，但存在的问题是，该振荡频带受到包含在振荡用有源元件或电抗电路中的固定电容以及可变电容元件的结电容的变化比的限制等。
本发明为解决上述问题而完成，目的在于得到一种使合成后的可变电容元件的电容的变化比等效地增大、从而扩宽振荡频带的压控振荡器。
发明内容
本发明的压控振荡器具备相对于通常的电容，其阻抗的频率特性具有反向的特性，并且连接在可变电容元件上的负性电容电路。
由此，具有的效果是，通过增大由可变电容元件以及负性电容电路构成的合成电容的、与控制电压相对应的变化比，可以扩宽振荡频带。
图1是表示本发明实施方式1的压控振荡器的电路图。
图2是表示本发明实施方式1的压控振荡器的可变电容元件以及负性电容电路的合成电容的变化的特性图。
图3是表示负性电容电路的频率特性的史密斯圆图(Smithchart)。
图4是表示本发明实施方式2的压控振荡器的电路图。
图5是表示本发明实施方式2的压控振荡器的可变电容元件以及负性电容电路的合成电容的变化的特性图。
图6是表示本发明实施方式3的压控振荡器的电路图。
图7是表示本发明实施方式4的压控振荡器的电路图。
图8是表示本发明实施方式4的其它压控振荡器的电路图。
图9是表示本发明实施方式5的压控振荡器的电路图。
图10是表示本发明实施方式6的压控振荡器的电路图。
图11是表示本发明实施方式7的压控振荡器的电路图。
图12是表示本发明实施方式8的压控振荡器的电路图。
图13是表示本发明实施方式9的压控振荡器的电路图。
图14是表示本发明实施方式9的压控振荡器的等效电路的电路图。
图15是表示本发明实施方式9的压控振荡器的振荡频带的特性图。
图16是表示本发明实施方式9的其它压控振荡器的电路图。
图17是表示本发明实施方式9的其它压控振荡器的电路图。
图18是表示本发明实施方式10的压控振荡器的电路图。
图19是表示本发明实施方式10的其它压控振荡器的电路图。
图20是表示本发明实施方式10的其它压控振荡器的电路图。
图21是表示本发明实施方式11的压控振荡器的电路图。
图22是表示本发明实施方式11的其它压控振荡器的电路图。
图23是表示本发明实施方式12的压控振荡器的电路图。
图24是表示本发明实施方式12的其它压控振荡器的电路图。
图25是表示本发明实施方式13的压控振荡器的电路图。
图26是表示本发明实施方式13的其它压控振荡器的电路图。
图27是表示本发明实施方式14的压控振荡器的电路图。
图28是表示本发明实施方式14的其它压控振荡器的电路图。
图29是表示本发明实施方式14的其它压控振荡器的电路图。
图30是表示本发明实施方式14的其它压控振荡器的电路图。
图31是表示本发明实施方式15的压控振荡器的电路图。
图32是表示本发明实施方式15的其它压控振荡器的电路图。
具体实施例方式
以下，为了更详细地说明本发明，根据
用于实施本发明的最佳方式。
实施方式1图1是表示本发明实施方式1的压控振荡器的电路图，在图中，场效应晶体管1用作放大该压控振荡器的电路内的功率的振荡用有源元件。电抗电路(第1电抗电路)2a连接在场效应晶体管1的栅极端子(第1端子)上，电抗电路(第2电抗电路)2b连接在场效应晶体管1的源极端子(第2端子)上，电抗电路(第3电抗电路)2c连接在场效应晶体管1的漏极端子(第3端子)上。负载电阻3与电抗电路2c并联连接，输出由场效应晶体管1放大后的振荡功率。
另外，电抗电路2a中的电感器4与场效应晶体管1的栅极端子串联连接。可变电容元件5由变容二极管等构成，与电感器4串联连接，其电容根据控制电压而变化。负性电容电路6相对于通常的电容其阻抗的频率特性具有反向的特性，并且与可变电容元件5并联连接。
另外，由连接了这些可变电容元件5的电抗电路2a构成控制振荡频率的调谐电路。
其次说明动作。
在图1所示的压控振荡器中，压控振荡器的电路内的功率由场效应晶体管1放大，通过连接在该场效应晶体管1的各端子上的电抗电路2a～2c，该放大后的功率的一部分返回场效应晶体管1，由场效应晶体管1进一步放大功率，由此进行振荡动作，从负载电阻3振荡输出。振荡频率由调谐电路的共振频率决定。在控制振荡频率的情况下，通过改变施加到可变电容元件5上的控制电压，使该可变电容元件的结电容Cj变化，从而改变调谐电路的共振频率。由此，振荡频率变化。
图2是表示本发明实施方式1的压控振荡器的可变电容元件以及负性电容电路的合成电容的变化的特性图，在本实施方式1中，由于在可变电容元件5上并联连接负性电容电路6，因此如图2所示，可变电容元件5的结电容Cj减少负性电容电路6的电容|-Cn|大小，合成后的电容Cjt成为Cjt＝Cj-Cn(其中，Cn＞0)。合成后的电容的变化比Cjt rate用下式(1)表示，可知变化比增大。
Cjt_rate=Cj_maxCj_min·1-CnCj_max1-CnCj_min(1-CnCj_max)>(1-CnCj_min),Cn>Cj_min---(1)]]>
结果，可以得到宽带的振荡频带。
图3是表示负性电容电路的频率特性的史密斯圆图，如该图3所示，在史密斯圆图上，负性电容电路6针对频率与通常的电容反向。
如上所述，依据本实施方式1，通过在可变电容元件5上并联连接负性电容电路6，可以增大由可变电容元件5以及负性电容电路6构成的合成电容的、与控制电压相对应的变化比，从而可以扩宽振荡频带。
另外，可以用场效应晶体管1容易地构成振荡用有源元件。
另外，在上述实施方式1中，由具有可变电容元件5的电抗电路2a构成控制振荡频率的调谐电路，但可变电容元件除了设置在电抗电路2a上以外，还可以设置在电抗电路2b或电抗电路2c上、或者设置在电抗电路2b、2c两者上，同样，具有可变电容元件的电抗电路还可以用作控制振荡频率的调谐电路。
实施方式2图4是表示本发明实施方式2的压控振荡器的电路图，在图中，把负性电容电路6串联连接到可变电容元件5上。其它结构与图1相同。
其次说明动作。
在上述实施方式1中，把负性电容电路6并联连接在可变电容元件5上，而在本实施方式2中，把负性电容电路6串联连接到可变电容元件5上。
在图4中，在控制振荡频率的情况下，通过改变施加到可变电容元件5上的控制电压，使该可变电容元件的结电容Cj变化，从而改变调谐电路的共振频率。由此，振荡频率变化。
图5是表示本发明实施方式2的压控振荡器的可变电容元件以及负性电容电路的合成电容的变化的特性图，在本实施方式2中，由于在可变电容元件5上串联连接负性电容电路6，因此如图5所示，可变电容元件5的结电容Cj的最大值由于负性电容电路6的电容|-Cn|而增大，合成后的电容Cjt成为Cjt＝CjCn/(Cn-Cj)(其中，Cn＞0)。合成后的电容的变化比Cjt rate用下式(2)表示，可知变化比增大。
Cjt_rate=Cj_maxCj_min·Cn-Cj_minCn-Cj_max(Cn-Cj_min)>(Cn-Cj_max),Cn>Cj_max---(2)]]>结果，可以得到宽带的振荡频带。
如上所述，依据本实施方式2，通过在可变电容元件5上串联连接负性电容电路6，可以增大由可变电容元件5以及负性电容电路6构成的合成电容的、与控制电压相对应的变化比，从而可以扩宽振荡频带。
实施方式3图6是表示本发明实施方式3的压控振荡器的电路图，在图中，电抗电路2b中的电感器4b串联连接到场效应晶体管1的源极端子上。可变电容元件5b由变容二极管等构成，并串联连接到电感器4b上，其电容根据控制电压而变化。负性电容电路6b相对于通常的电容其阻抗的频率特性具有反向的特性，并且串联连接到可变电容元件5b上。另外，作为电抗电路2c中的控制振荡频率的调谐电路，电感器4c串联连接到场效应晶体管1的漏极端子上。可变电容元件5c由变容二极管等构成，串联连接到电感器4c上，其电容根据控制电压而变化。负性电容电路6c相对于通常的电容其阻抗的频率特性具有反向的特性，并且串联连接到可变电容元件5c上。其它结构与图4相同。
其次说明动作。
在上述实施方式1以及2中，示出了在电抗电路2a中在可变电容元件5上连接负性电容电路6的结构，但在本实施方式3中，采取进而在电抗电路2b、2c中在可变电容元件上连接负性电容电路的结构。
在图6中，在电抗电路2a中，由于在可变电容元件5上串联连接负性电容电路6，因此可变电容元件5的结电容的最大值由于负性电容电路6的电容而增大，合成后的电容的变化比增大。其结果，可以得到宽带的振荡频带。
这时，通过在电抗电路2b、2c中也设置可变电容元件5b、5c并作为调谐电路，扩宽了满足振荡条件的频带，从而进一步增大了扩宽频带的效果。另外，由于向可变电容元件5b、5c连接负性电容电路6b、6c，因此进一步增大了扩宽频带的效果。
如上所述，依据本实施方式3，通过在电抗电路2b、2c中设置可变电容元件5b、5c，并且设置调谐电路的功能，可以扩宽满足振荡条件的频带，从而进一步扩宽振荡频带，并且，通过在可变电容元件5b、5c上连接负性电容电路6b、6c，可以增大与控制电压相对应的、由可变电容元件5b、5c以及负性电容电路6b、6c构成的合成电容变化比，从而可以进一步扩宽振荡频带。
另外，在上述实施方式3中，在电抗电路2a～2c上设置了由电感器、可变电容元件、负性电容电路构成的串联电路，但可变电容元件以及负性电容电路也可以作为并联电路，也可以起到同样的效果。
另外，电抗电路2a～2c还可以由电感器、可变电容元件、负性电容电路所构成的串联电路与并联电路的组合构成，也可以起到同样的效果。
进而，电抗电路2a～2c可以不是相同地构成，例如，可以在电抗电路2a～2c中的至少一个电抗电路上设置可变电容元件，进而，在这些一个或多个可变电容元件中的至少一个可变电容元件上连接负性电容电路，也可以起到同样的效果。
进而，还可以形成使电抗电路2a～2c的各结构互不相同的由电感器、可变电容元件、负性电容电路构成的串联电路与并联电路的组合，也可以起到同样的效果。
实施方式4图7是表示本发明实施方式4的压控振荡器的电路图，在图中，负性电容电路6中的场效应晶体管(第1场效应晶体管)7的栅极端子并联连接到可变电容元件5上，源极端子接地。场效应晶体管(第2场效应晶体管)8的漏极端子连接到场效应晶体管7的栅极端子上，源极端子接地，栅极端子连接到场效应晶体管7的漏极端子上，电感器9的一端连接到场效应晶体管7的漏极端子上，另一端接地。其它结构与图1相同。
其次说明动作。
在本实施方式4中，用2个场效应晶体管7、8和1个电感器9构成上述实施方式1中的负性电容电路。
图7所示的负性电容电路6当在输入中高频电压为正时流过负的电流，因此具有负的阻抗特性。在史密斯圆图上，得到图3所示的、针对频率与通常的电容反向的特性。
图7中示出了并联连接到上述实施方式1中的可变电容元件上的负性电容电路6用2个场效应晶体管7、8和1个电感器9构成，而在上述实施方式2中也可以适用这种结构。
图8是表示本发明实施方式4的其它压控振荡器的电路图，在图中，负性电容电路6中的场效应晶体管7的栅极端子串联连接到可变电容元件5上。其它结构与图7相同。
在这样的结构中，在输入中高频电压为正时流过负的电流，因此具有负的阻抗特性，在史密斯圆图上，得到图3所示的、针对频率与通常的电容反向的特性。
如上所述，依据本实施方式4，可以用2个场效应晶体管7、8和1个电感器9容易地构成负性电容电路6，通过在可变电容元件5上并联或串联地连接负性电容电路6，可以增大由可变电容元件5以及负性电容电路6构成的合成电容的、与控制电压相对应的变化比，从而可以扩宽振荡频带。
实施方式5图9是表示本发明实施方式5的压控振荡器的电路图，在图中，负性电容电路(第1负性电容电路)6a相对于通常的电容其阻抗的频率特性具有反向的特性，并且并联连接到由可变电容元件5以及负性电容电路6构成的并联电路上。其它结构与图1相同。
其次说明动作。
在上述实施方式1中，在可变电容元件5上并联连接负性电容电路6，而在本实施方式5中，进而在该并联电路上串联连接负性电容电路6a。
在图9中，由于在可变电容元件5上并联连接负性电容电路6，因此可变电容元件5的结电容Cj减小负性电容电路6的电容|-Cn|大小，合成后的电容的变化比增大。
进而，由于在该并联电路上串联连接负性电容电路6a，因此合成后的电容的最大值增大，合成电容的变化比增大。结果，得到更宽带的振荡频带。
如上所述，依据本实施方式5，作为控制振荡频率的调谐电路，在由可变电容元件5以及负性电容电路6构成的并联电路上串联连接负性电容电路6a，由此可以进一步增大由可变电容元件5、负性电容电路6以及负性电容电路6a构成的合成电容的、与控制电压相对应的变化比，从而可以进一步扩宽振荡频带。
实施方式6图10是表示本发明实施方式6的压控振荡器的电路图，在图中，把负性电容电路6a并联连接到由可变电容元件5以及负性电容电路6构成的串联电路上。其它结构与图4相同。
其次说明动作。
在上述实施方式2中，在可变电容元件5上串联连接负性电容电路6，而在本实施方式6中，进而在该串联电路上并联连接负性电容电路6a。
在图10中，由于在可变电容元件5上串联连接负性电容电路6，因此可变电容元件5的结电容Cj的最大值由于负性电容电路6的电容|-Cn|而增大，合成后的电容的变化比增大。
进而，由于在该串联电路上并联连接负性电容电路6a，因此合成后的电容减小负性电容电路6a的电容|-Cna|大小，合成电容的变化比增大。结果，得到更宽带的振荡频带。
如上所述，依据本实施方式6，作为控制振荡频率的调谐电路，在由可变电容元件5以及负性电容电路6构成的串联电路上并联连接负性电容电路6a，由此可以进一步增大由可变电容元件5、负性电容电路6以及负性电容电路6a构成的合成电容的、与控制电压相对应的变化比，从而可以进一步扩宽振荡频带。
实施方式7图11是表示本发明实施方式7的压控振荡器的电路图，在图中，可变电容元件(第1可变电容元件)5d连接在场效应晶体管1的栅极端子和源极端子之间，其电容根据控制电压而变化。其它结构与图6相同。
其次说明动作。
在上述实施方式1到6中，示出了在电抗电路2a～2c中在可变电容元件上连接负性电容电路的结构，而在本实施方式7中，进而在场效应晶体管1的栅极端子和源极端子之间连接可变电容元件5d。
在图11中，由于在可变电容元件上串联连接负性电容电路，因此可变电容元件的结电容的最大值由于负性电容电路的电容而增大，合成后的电容的变化比增大。结果，得到宽带的振荡频带。
这时，通过在场效应晶体管1的栅极端子和源极端子之间连接可变电容元件5d，栅·源间电容Cgs根据控制电压而增大，从而进一步增大了扩宽频带的效果。
如上所述，依据本实施方式7，通过在场效应晶体管1的栅极端子和源极端子之间连接电容根据控制电压而变化的可变电容元件5d，可以使场效应晶体管1的栅·源间电容根据控制电压而变化，从而可以进一步扩宽振荡频带。
实施方式8图12是表示本发明实施方式8的压控振荡器的电路图，在图中，双极型晶体管10用作放大该压控振荡器的电路内的功率的振荡用有源元件。另外，可变电容元件5d连接在双极型晶体管10的发射极端子和基极端子之间，其电容根据控制电压而变化。其它结构与图11相同。
其次说明动作。
在上述实施方式1到7中，示出了使用场效应晶体管1作为振荡用有源元件的结构，而在本实施方式8中，使用双极型晶体管10作为振荡用有源元件。
在图12所示的压控振荡器中，压控振荡器的电路内的功率由双极型晶体管10放大，通过连接在该双极型晶体管10的各端子上的第1～第3电抗电路2a～2c，该放大后的功率的一部分返回双极型晶体管10，由双极型晶体管10进一步放大功率，由此进行振荡动作，从负载电阻3振荡输出。振荡频率由调谐电路的共振频率决定。在控制振荡频率的情况下，通过改变施加到可变电容元件5上的控制电压，使该可变电容元件的结电容变化，从而改变调谐电路的共振频率。由此，振荡频率变化。
在本实施方式8中，由于在可变电容元件上串联连接负性电容电路，因此可变电容元件的结电容的最大值由于负性电容电路的电容而增大，合成后的电容的变化比增大。结果得到宽带的振荡频带。
这时，通过在双极型晶体管10的发射极端子和基极端子之间连接可变电容元件5d，根据控制电压，与场效应晶体管1的栅·源间电容Cgs相当的双极型晶体管10的发射极·基极间电容Ci增大，从而进一步增大了扩宽频带的效果。
如上所述，依据本实施方式8，可以用双极型晶体管10容易地构成振荡用有源元件。
另外，通过在双极型晶体管10的发射极端子和基极端子之间连接电容根据控制电压而变化的可变电容元件5d，可以使双极型晶体管10的发射极·基极间电容根据控制电压而变化，从而可以进一步扩宽振荡频带。
实施方式9图13是表示本发明实施方式9的压控振荡器的电路图，在图中，双极型晶体管11用作放大该压控振荡器的电路内的功率的振荡用元件。调谐电路(第1调谐电路)12a连接到双极型晶体管11的基极端子(第1端子)上，调谐电路(第2调谐电路)12b连接到双极型晶体管11的发射极端子(第2端子)上，调谐电路(第3调谐电路)12c连接到双极型晶体管11的集电极端子(第3端子)上。负载电阻13连接到调谐电路12c上，输出由双极型晶体管11放大后的振荡功率。
另外，调谐电路12a中的电感器14a串联连接到双极型晶体管11的基极端子上。可变电容元件15a由变容二极管等构成，串联连接到该电感器14a上，使得阴极一侧成为电感器14a一侧，其电容根据控制电压而变化。另外，调谐电路12b、12c也同样地把可变电容元件与电感器串联连接。
其次说明动作。
在图13所示的压控振荡器中，振荡器的电路内的功率由双极型晶体管11放大，通过连接在该双极型晶体管11的各端子上的调谐电路12a～12c，该放大后的功率的一部分返回双极型晶体管11，由双极型晶体管11进一步放大功率，由此进行振荡动作，从负载电阻13振荡输出。
图14是表示本发明实施方式9的压控振荡器的等效电路的电路图，在图中，双极型晶体管11内的Cbe是基极·发射极间电容，Cbc是基极·集电极间电容，gm是跨导。Lb是基极一侧的电感，Cjb是基极一侧的电容值，Le是发射极一侧的电感，Cje是发射极一侧的电容值，Lc是集电极一侧的电感，Cjc是集电极一侧的电容值，Za是从基极端子看双极型晶体管11一侧的阻抗，Zr是从基极端子看电感器14a一侧的阻抗。
振荡频率是满足下式(3)、(4)的频率。
Re(Za)+Re(Zr)＜0(3)Im(Za)+Im(Zr)＝0(4)在控制振荡频率的情况下，通过改变施加到可变电容元件15上的控制电压，使可变电容元件15的结电容变化，以满足上式(3)、(4)，从而使振荡频率变化。
这时，振荡频率具有下式(5)到(8)的关系。
ω02=α-α2-β---(5)]]>α=AbCjb+AcCjc+AeCje+AbcCbc+AbeCbe---(6)]]>β=Aβ(Cjb+Cjc+CjeCjbCjcCje+Cjb+CjeCbcCjbCje+Cjb+CjcCbeCjbCjc+1CbcCbe)---(7)]]>ω02<1CbcLc(1+CbcCjc)---(8)]]>其中，ω0是振荡角频率，Ab、Ac、Ae、Abc、Abe、Aβ是电感的函数。
图15是表示本发明实施方式9的压控振荡器的振荡频带的特性图，根据上式(5)到(8)，振荡频率与电容值Cjb、Cje、Cjc的关系成为该图15。由此，通过设置3个调谐电路，而且使Cjb、Cje、Cjc各自的电容值以及电容变化比为同等程度，并使Cjb、Cje、Cjc的电容值与固定的电容值Cbe、Cbc同等程度或在同等程度以下，从而可以扩宽振荡频带。
图16是表示本发明实施方式9的其它压控振荡器的电路图，在图中，可变电容元件16a由变容二极管等构成，串联连接到电感器14a上，使得阳极一侧成为电感器14a一侧，并且其电容根据控制电压而变化。其它结构与图13相同。这样，可变电容元件16a的方向可以相反，可以起到同样的效果。
图17是表示本发明实施方式9的其它压控振荡器的电路图，在图中，调谐电路12b中的电感器14b串联连接到双极型晶体管11的发射极端子上。可变电容元件16b由变容二极管等构成，串联连接到电感器14b上，使得阳极一侧成为电感器14b一侧，其电容根据控制电压而变化。调谐电路12c中的可变电容元件15c由变容二极管等构成，连接成使得阴极一侧成为集电极端子一侧，其电容根据控制电压而变化。其它结构与图13相同。这样，不是在所有的调谐电路12中都需要电感器14，只要至少在1个调谐电路12中设置即可，可以起到同样的效果。
另外，负载电阻13也可以连接到调谐电路12a或调谐电路12b上，可以起到同样的效果。
进而，在本实施方式9中，使用双极型晶体管11作为振荡用元件，但也可以使用场效应晶体管，可以起到同样的效果。
如上所述，依据本实施方式9，在双极型晶体管11上连接调谐电路12a～12c，通过在这些调谐电路12a～12c中使用具有适当的电容值以及电容变化的可变电容元件，可以扩宽振荡频带。
另外，通过把可变电容元件与电感器串联连接，可以容易地构成调谐电路。
进而，通过用双极型晶体管11构成振荡用有源元件，可以容易地构成振荡用有源元件。
进而，通过用场效应晶体管构成振荡用有源元件，可以容易地构成振荡用有源元件。
实施方式10图18是表示本发明实施方式10的压控振荡器的电路图，图中形成如下结构调谐电路12d连接在双极型晶体管11的基极端子与发射极端子之间，调谐电路12e连接在双极型晶体管11的发射极端子与集电极端子之间，调谐电路12f连接在双极型晶体管11的基极端子与集电极端子之间。在调谐电路12d～12f中也同样把可变电容元件与电感器串联连接。其它结构与图13相同。
其次说明动作。
在图18所示的压控振荡器中，由双极型晶体管11放大振荡器的电路内的功率，通过连接在该双极型晶体管11的各端子上的调谐电路12a～12f，该放大后的功率的一部分返回双极型晶体管11，由双极型晶体管11进一步放大功率，由此进行振荡动作，从负载电阻13振荡输出。振荡频率是满足上式(3)、(4)的频率。
在控制振荡频率的情况下，通过改变施加到可变电容元件15上的控制电压，使可变电容元件15的结电容变化，以满足上式(3)、(4)，从而使振荡频率变化。
如上式(5)到(8)所示，由于振荡频率与电容值存在关系，因此通过设置3个以上的调谐电路12，使可变电容元件15的各个电容值以及电容变化比为同等程度，并且使可变电容元件15的电容值与固定电容值为同等程度或同等程度以下，从而可以扩宽振荡频带。
图19是表示本发明实施方式10的其它压控振荡器的电路图，在图中，去掉了图18所示的调谐电路12e、12f。这样，调谐电路12只要设置调谐电路12a～12f中的至少3个以上即可，可以起到同样的效果。
图20是表示本发明实施方式10的其它压控振荡器的电路图，在图中，电抗电路17连接在双极型晶体管11的基极端子与发射极端子之间。这样，可以将调谐电路12设置成调谐电路12a～12f中的至少3个以上，另外，可以在没有连接调谐电路12的至少一个位置上连接没有设置可变电容元件15的固定的电抗电路17，通过连接电抗电路17，可以进一步扩宽振荡频带。
如上所述，依据本实施方式10，通过在双极型晶体管11的基极端子、发射极端子、集电极端子、基极端子与发射极端子之间、发射极端子与集电极端子之间、集电极端子与基极端子之间当中的至少3个位置上连接调谐电路12，在这些调谐电路12中使用具有适当的电容值以及电容变化的可变电容元件，从而可以扩宽振荡频带。另外，通过把所连接的调谐电路12的数量增加到4个以上，可以进一步扩宽振荡频带。
另外，通过连接电抗电路17，可以进一步扩宽振荡频带。进而，通过使所连接的电抗电路17的数量增加到2个以上，可以进一步扩宽振荡频带。
实施方式11图21是表示本发明实施方式11的压控振荡器的电路图，在图中，将调谐电路12a内的电感器14a与可变电容元件15a并联连接。其它结构与图18相同。
其次说明动作。
在上述实施方式9以及10中，将调谐电路12a内的电感器14a与可变电容元件15a串联连接，而在本实施方式11中，将调谐电路12a内的电感器14a与可变电容元件15a并联连接。
在图21中，在控制振荡频率的情况下，通过改变施加到可变电容元件15上的控制电压，使可变电容元件15的结电容变化，以满足上式(3)、(4)，从而使振荡频率变化如上式(5)到(8)所示，由于振荡频率与电容值存在关系，因此通过把调谐电路12设置成3个以上，使可变电容元件15的各个电容值以及电容变化比为同等程度，并且使可变电容元件15的电容值与固定电容值为同等程度或同等程度以下，从而可以扩宽振荡频带。
图22是表示本发明实施方式11的其它压控振荡器的电路图，在图中，并联连接调谐电路12b内的电感器14b与可变电容元件15b，另外，在该并联电路上串联连接电感器14b。另外，串联连接调谐电路12c内的电感器14c与可变电容元件15c。这样，调谐电路12可以是电感器与可变电容元件的串联电路或者并联电路或者两者的组合，可以起到同样的效果。
如上所述，依据本实施方式11，通过串联连接可变电容元件与电感器，可以容易地构成调谐电路。
另外，调谐电路12可以是电感器与可变电容元件的串联电路或者并联电路或者两者的组合，从而可以扩大制造的自由度。
实施方式12图23是表示本发明实施方式12的压控振荡器的电路图，在图中，调谐电路12a内的2个可变电容元件15a由变容二极管构成，在这些变容二极管的极性相同的方向上串联连接，而且，串联连接到电感器14a上，使得阴极一侧为电感器14a一侧。其它结构与图18相同。
其次说明动作。
在上述实施方式10中，构成调谐电路12a的可变电容元件15a是1个，而在本实施方式12中，设置2个构成调谐电路12a的可变电容元件15a，并且串联连接成使得阴极一侧为电感器14a一侧。
在图23中，在控制振荡频率的情况下，通过改变施加到可变电容元件15a、15a上的控制电压，使可变电容元件15a、15a的结电容变化，以满足上式(3)、(4)，从而使振荡频率变化。
根据上式(5)到(8)，通过使包含在调谐电路12中的电容的合成电容值与固定电容值为同等程度或同等程度以下，振荡频带增大，因此通过在相同的方向上串联连接可变电容元件15a、15a，可以把包含在调谐电路12中的电容的合成电容值减小到一半，从而可以扩宽振荡频带。
另外，通过增加串联连接的可变电容元件15a的个数，还可以进一步减小电容值，从而可以扩宽振荡频带。
图24是表示本发明实施方式12的其它压控振荡器的电路图，在图中，在调谐电路12b内，在电感器14b上串联连接了1个可变电容元件15b。这样，在所有的调谐电路12中不必连接多个可变电容元件，可以得到同样的效果。
如上所述，依据本实施方式12，通过利用在极性相同的方向上串联连接的变容二极管构成可变电容元件，可以减小可变电容元件的电容值，从而可以进一步扩宽振荡频带。
实施方式13图25是表示本发明实施方式13的压控振荡器的电路图，在图中，调谐电路12a内的2个可变电容元件15a、16a由变容二极管构成，这些变容二极管的相互的阴极一侧串联连接，而且，一个的阳极一侧串联连接到电感器14a上。其它结构与图18相同。
其次说明动作。
在上述实施方式12中，在极性相同的方向上串联连接构成调谐电路12a的可变电容元件15a、15a，而在本实施方式13中，在极性不同的方向上串联连接构成调谐电路12a的可变电容元件15a、16a。
在图25中，在控制振荡频率的情况下，通过改变施加到可变电容元件15a、16a上的控制电压，使可变电容元件15a、16a的结电容变化，以满足上式(3)、(4)，从而使振荡频率变化。
根据上式(5)到(8)，通过使包含在调谐电路12中的电容的合成电容值与固定电容值为同等程度或同等程度以下，来增大振荡频带，因此通过反向串联连接可变电容元件15a、16a，可以减小包含在调谐电路12中的电容的合成电容值，并且使控制电压很大地振动，因此可以扩宽振荡频带。
另外，通过增加串联连接的可变电容元件的个数，可以进一步减小电容值，从而可以扩宽振荡频带。
图26是表示本发明实施方式13的其它压控振荡器的电路图，在图中，在调谐电路12b内，在极性相同的方向上串联连接2个可变电容元件15b、15b，在调谐电路12c内，在电感器14c上串联连接1个可变电容元件15c。这样，不必在所有的调谐电路12中反向连接多个可变电容元件，可以起到同样的效果。
如上所述，依据本实施方式13，通过利用在极性不同的方向上串联连接的变容二极管构成可变电容元件，可以减小可变电容元件的电容值，从而可以进一步扩宽振荡频带。
实施方式14图27是表示本发明实施方式14的压控振荡器的电路图，在图中，负性电容电路18a相对于通常的电容其阻抗的频率特性具有反向的特性，并且串联连接到构成调谐电路12a的可变电容元件15a上。其它结构与图18相同。
其次说明动作。
在上述实施方式10中，利用电感器14a与可变电容元件15a的串联连接构成调谐电路12a，而在本实施方式14中，在构成调谐电路12a的可变电容元件15a上串联连接负性电容电路18a，并将它们串联连接到电感器14a上。
在图27中，在控制振荡频率的情况下，通过改变施加到可变电容元件15a上的控制电压，使可变电容元件15a的结电容变化，以满足上式(3)、(4)，从而使振荡频率变化。
根据上式(5)到(8)，通过增大包含在调谐电路12中的电容的合成电容值的变化比，可以增大振荡频带。
这时，由于在可变电容元件15a上串联连接负性电容电路18a，因此如图5所示，可变电容元件15a的结电容Cj的最大值由于负性电容电路18a的电容|-Cn|而增大，合成后的电容Cjt为Cjt＝CjCn/(Cn-Cj)(其中，Cn＞0)。合成后的电容的变化比Cjt rate用上式(2)表示，可知变化比增大。
其结果，得到宽带的振荡频带。
如图3所示的史密斯圆图那样，在史密斯圆图上，负性电容电路18a针对频率与通常的电容反向。
图28是表示本发明实施方式14的其它压控振荡器的电路图，在图中，在调谐电路12b内，在电感器14b上串联连接1个可变电容元件15b。这样，不必在所有的调谐电路12中连接负性电容电路，可以起到同样的效果。
图29是表示本发明实施方式14的其它压控振荡器的电路图，在图中，电抗电路17b连接到双极型晶体管11的发射极端子上，电抗电路17c连接到双极型晶体管11的集电极端子上。这样，可以将调谐电路12的一部分作为没有设置可变电容元件15a的固定的电抗电路。
图30是表示本发明实施方式14的其它压控振荡器的电路图，在图中，负性电容电路18a中的场效应晶体管19的栅极端子串联连接到可变电容元件15a的阳极上，源极端子接地。场效应晶体管20的漏极端子连接到场效应晶体管19的栅极端子上，源极端子接地，栅极端子连接到场效应晶体管19的漏极端子上，电感器21的一端连接到场效应晶体管19的漏极端子上，另一端接地。其它结构与图29相同。这样，可以容易地构成负性电容电路18a。
如上所述，依据本实施方式14，通过用串联连接到可变电容元件15上的负性电容电路18构成调谐电路12，可以增大由可变电容元件15以及负性电容电路18构成的合成电容的、与控制电压相对应的变化比，从而可以进一步扩宽振荡频带。
实施方式15图31是表示本发明实施方式15的压控振荡器的电路图，在图中，负性电容电路18a相对于通常的电容其阻抗的频率特性具有反向的特性，并且并联连接到构成调谐电路12a的可变电容元件15a上。其它结构与图18相同。
其次说明动作。
在上述实施方式14中，在构成调谐电路12a的可变电容元件15a上串联连接负性电容电路18a，而在本实施方式15中，在构成调谐电路12a的可变电容元件15a上并联连接负性电容电路18a，并把它们串联连接到电感器14a上。
在图31中，在控制振荡频率的情况下，通过改变施加到可变电容元件15a上的控制电压，使可变电容元件15a的结电容变化以满足上式(3)、(4)，从而使振荡频率变化。
根据上式(5)到(8)，通过使包含在调谐电路12a中的电容的合成电容值与固定的电容值为同等程度或同等程度以下，另外，通过增大电容变化比，来增大振荡频带。
这时，由于在可变电容元件15a上并联连接负性电容电路18a，因此如图2所示，可变电容元件15a的结电容Cj减小负性电容电路18a的电容|-Cn|大小，合成后的电容Cjt成为Cjt＝Cj-Cn(其中，Cn＞0)。合成后的电容的变化比Cjt rate用上式(1)表示，可知变化比增大。
其结果，得到宽带的振荡频带。
图32是表示本发明实施方式15的其它压控振荡器的电路图，在图中，在调谐电路12b内，负性电容电路18b串联连接到可变电容元件15b上。在调谐电路12c内，设置了在可变电容元件15c上串联连接的负性电容电路18c和并联连接的负性电容电路18c。这样，可变电容元件15与负性电容电路18可以是串联连接或者并联连接或者串联连接和并联连接的组合，另外，不必在所有的调谐电路12中连接负性电容电路18，可以起到同样的效果。
如上所述，依据本实施方式15，通过由并联连接在可变电容元件15上的负性电容电路18构成调谐电路12，可以增大由可变电容元件15以及负性电容电路18构成的合成电容的、与控制电压相对应的变化比，从而可以进一步扩宽振荡频带。
产业上的可利用性如上所述，本发明的压控振荡器例如可以适用在电波观测或计测器等中。
权利要求
1.一种压控振荡器，其特征在于具备连接到振荡用有源元件的第1端子上的第1电抗电路；连接到上述振荡用有源元件的第2端子上的第2电抗电路；连接到上述振荡用有源元件的第3端子上的第3电抗电路；连接到上述第3电抗电路上，输出由上述振荡用有源元件放大后的振荡功率的负载电阻；设置在上述第1到上述第3电抗电路中的至少一个电抗电路上，电容根据控制电压而变化的可变电容元件；以及相对于通常的电容其阻抗的频率特性具有反向的特性，并且连接到上述一个或多个可变电容元件中的至少一个可变电容元件上的负性电容电路。
2.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，负性电容电路并联连接到可变电容元件上。
3.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，负性电容电路串联连接到可变电容元件上。
4.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，负性电容电路具备栅极端子连接到可变电容元件上，源极端子接地的第1场效应晶体管；漏极端子连接到上述第1场效应晶体管的栅极端子上，源极端子接地，栅极端子连接到该第1场效应晶体管的漏极端子上的第2场效应晶体管；连接到上述第1场效应晶体管的漏极端子上的电感器。
5.根据权利要求2所述的压控振荡器，其特征在于，连接了负性电容电路的电抗电路具备串联连接到由可变电容元件以及负性电容电路构成的并联电路上，相对于通常的电容其阻抗的频率特性具有反向特性的第1负性电容电路。
6.根据权利要求3所述的压控振荡器，其特征在于，连接了负性电容电路的电抗电路具备并联连接到由可变电容元件以及负性电容电路构成的串联电路上，相对于通常的电容其阻抗的频率特性具有反向特性的第1负性电容电路。
7.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于具备连接在振荡用有源元件的第1端子以及第2端子之间，根据控制电压改变电容的第1可变电容元件。
8.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，振荡用有源元件由场效应晶体管构成。
9.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，振荡用有源元件由双极型晶体管构成。
10.一种压控振荡器，其特征在于具备连接到振荡用有源元件的第1端子上的第1调谐电路；连接到上述振荡用有源元件的第2端子上的第2调谐电路；连接到上述振荡用有源元件的第3端子上的第3调谐电路；连接到上述第1到上述第3调谐电路中的任意一个调谐电路上，输出由上述振荡用有源元件放大后的输出功率的负载电阻；设置在上述第1到上述第3调谐电路的每一个上，电容根据控制电压而变化的可变电容元件；以及设置在上述第1到上述第3调谐电路中的至少一个调谐电路中，并且连接到该调谐电路内的可变电容元件上的电感器。
11.一种压控振荡器，其特征在于具备连接在振荡用有源元件的第1端子、第2端子、第3端子、第1端子与第2端子之间、第2端子与第3端子之间以及第3端子与第1端子之间中的至少3个位置上的调谐电路；连接到上述3个以上调谐电路中的任意一个调谐电路上，输出由上述振荡用有源元件放大后的振荡功率的负载电阻；设置在上述3个以上调谐电路的每一个中，电容根据控制电压而变化的可变电容元件；以及设置在上述3个以上调谐电路中的至少一个调谐电路中，并且连接到该调谐电路内的可变电容元件上的电感器。
12.根据权利要求11所述的压控振荡器，其特征在于具备连接在振荡用有源元件的第1端子、第2端子、第3端子、第1端子与第2端子之间、第2端子与第3端子之间以及第3端子与第1端子之间中的、没有连接调谐电路的至少一个位置上的电抗电路。
13.根据权利要求10所述的压控振荡器，其特征在于，可变电容元件与电感器串联连接。
14.根据权利要求10所述的压控振荡器，其特征在于，可变电容元件与电感器并联连接。
15.根据权利要求10所述的压控振荡器，其特征在于，可变电容元件由多个变容二极管构成，并在这些变容二极管的极性相同的方向上串联连接。
16.根据权利要求10所述的压控振荡器，其特征在于，可变电容元件由多个变容二极管构成，并在这些变容二极管的极性不同的方向上串联连接。
17.根据权利要求10所述的压控振荡器，其特征在于，调谐电路在可变电容元件上串联连接相对于通常的电容其阻抗的频率特性具有反向特性的负性电容电路。
18.根据权利要求10所述的压控振荡器，其特征在于，调谐电路在可变电容元件上并联连接相对于通常的电容其阻抗的频率特性具有反向特性的负性电容电路。
19.根据权利要求10所述的压控振荡器，其特征在于，振荡用有源元件由双极型晶体管构成。
20.根据权利要求10所述的压控振荡器，其特征在于，振荡用有源元件由场效应晶体管构成。
全文摘要
作为控制振荡频率的调谐电路，通过在电容根据控制电压而变化的可变电容元件上，连接相对于通常的电容其阻抗的频率特性具有反向特性的负性电容电路，增大了由可变电容元件以及负性电容电路构成的合成电容的、与控制电压相对应的变化比，从而扩宽了振荡频带。
文档编号H03H11/48GK1965471SQ20058001835
公开日2007年5月16日 申请日期2005年3月7日 优先权日2004年6月18日
发明者津留正臣, 川上宪司, 田岛贤一, 宮崎守泰, 宮本和广, 中根正文 申请人:三菱电机株式会社