発振回路
【課題】 異なる周波数を発振することのできる発振回路を、簡単な構成で具現化することを可能とする技術を提供する。
【解決手段】 発振回路は、エミッタが接地されている第１トランジスタと、エミッタが接地されている第２トランジスタと、一端が第１トランジスタのベースに接続されており、他端が第２トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第１伝送線路と、一端が第２トランジスタのベースに接続されており、他端が第１トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第２伝送線路とを備えている。
【解決手段】 発振回路は、エミッタが接地されている第１トランジスタと、エミッタが接地されている第２トランジスタと、一端が第１トランジスタのベースに接続されており、他端が第２トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第１伝送線路と、一端が第２トランジスタのベースに接続されており、他端が第１トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第２伝送線路とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発振回路に関する。特に、発振周波数を経時的に変化させることによって、周波数の異なる高周波信号を生成することのできる発振回路に関する。あるいは、同時に周波数の異なる高周波信号を生成することのできる発振回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路では、正弦波信号をはじめとする周期的な信号が利用されており、そのような周期的な信号を生成するために発振回路が用いられている。
発振回路は、増幅器と、増幅器の出力端子と入力端子の間を接続する帰還回路を組合せて構成することができる。このように構成された発振回路では、回路内で生じた電気振動（例えば電流の振動）が増幅器によって増幅され、増幅された電気振動が帰還回路によって増幅器に帰還される。電気振動の位相は帰還回路を伝播している間に変化し、所定の周波数の電気振動は同位相となって増幅器に帰還する。即ち、正帰還する。発振回路は、増幅と正帰還という循環によって、所定の周波数で発振する。発振回路が発振する周波数を発振周波数という。発振回路は、発振周波数に等しい周波数の信号を生成する。
発振周波数は、発振器の回路の電気特性に依存する。発振回路に含まれる受動素子や能動素子の電気特性を変化させることによって、発振周波数を変化させることができる。
例えば特許文献１には、回路上に可変容量ダイオードを備えており、可変容量ダイオードに印加する電圧を調節することによって、発振周波数を変化させることのできる発振器が記載されている。
【特許文献１】特開２００４−７０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の発振器のように、従来の発振回路では、発振回路の発振周波数を変化させるために、発振回路の電気特性を外部から変化させる必要があった。それにより、単一の周波数の信号を生成する発振回路に比して、発信周波数を変化させることができる発振回路は、構成が複雑になるという問題がある。また、従来の発振回路では、高調波等の特別な関係にある周波数を除外すると、周波数の異なる高周波信号を同時に生成することはできない。
本発明は、上記の問題を解決する。本発明は、発信周波数を変化させることができる発振回路を、簡単な構成で具現化することを可能とする技術を提供する。あるいは、同時に周波数の異なる高周波信号（高調波に限られない）を生成することのできる発振回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明が提供する一つの発振回路は、エミッタが接地されている第１トランジスタと、エミッタが接地されている第２トランジスタと、一端が第１トランジスタのベースに接続されており、他端が第２トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第１伝送線路と、一端が第２トランジスタのベースに接続されており、他端が第１トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第２伝送線路とを備えている。
【０００５】
この発振回路は、各トランジスタのベースに適当なバイアス電圧（直流電圧）を供給し、各トランジスタのコレクタに適当な電源電圧（直流電圧）を供給すると、発振動作を開始する。このとき、各伝送線路に介在するコンデンサによって、一方のトランジスタのベースと他方のトランジスタのコレクタとの間は、直流に対して遮断される。
各トランジスタでは、ベース電流に生じた微小な振動が、コレクタ電流の大きな振動となって現れる。その結果、各トランジスタでは、ベース側電圧の微小な振動成分が、コレクタ側電圧の大きな振動に増幅される。よく知られているように、トランジスタでは、ベース側電圧の振動に対して、コレクタ側電圧の振動は位相が反転することとなる。
【０００６】
第１トランジスタのコレクタ側電圧の振動は、第２伝送線路と第２トランジスタと第１伝送線路を順に伝播し、第１トランジスタのベースに帰還する。振動電圧の位相は第２伝送線路と第２トランジスタと第１伝送線路を伝播している間に変化し、所定の周波数の振動については、第１トランジスタのコレクタでの振動の位相とベースでの振動の位相が逆位相（位相差が１８０度）となる。第１トランジスタは、振動電圧の位相を反転させることから、コレクタでの振動の位相とベースでの振動の位相が逆位相となるときに正帰還となる。第１トランジスタは、増幅と正帰還の循環によって、所定の周波数で発振する。第２トランジスタも同様に、所定の周波数で発振する。なお、第１トランジスタの発振周波数と、第２トランジスタの発振周波数は、発振回路の電気特性等によって決まり、両者が同一になるとは限らない。
【０００７】
発振回路が発振している高周波信号は、第１伝送線路や第２伝送線路をアンテナとして周囲に放射される。放射された高周波電波は周囲の反射体によって反射され、その反射波は第１伝送線路や第２伝送線路をアンテナとして受信される。即ち、各伝送線路は、高周波電波の送受信アンテナとしても機能する。その結果、各トランジスタのベースには、発振している高周波電圧と受信した高周波電圧が併せて入力される。
【０００８】
トランジスタは、ベースに入力する電圧とコレクタから出力する電圧との関係に非線形性を有している。この非線形性を利用して、トランジスタは高周波信号の検波回路（ミクサ）等に用いられている。この発振回路においても、第１トランジスタや第２トランジスタは、発振している高周波電圧と受信した高周波電圧を検波し、コレクタから検波電圧を出力する。各トランジスタは、検波回路（ミクサ）としても機能する。
第１トランジスタが出力する検波電圧は、第２伝送線路、第２トランジスタ、第１伝送線路を順に伝播し、第１トランジスタのベースに帰還する。検波電圧の周波数は十分に低いことから、各伝送線路を伝播する間では位相がほとんど変化せず、第１、第２トランジスタによる２回の位相反転によって、検波電圧は正帰還することとなる。それにより、第１トランジスタが出力する検波電圧は増幅されることとなり、増幅された検波電圧によって第１トランジスタや第２トランジスタのベース電圧は変化する。第２トランジスタが出力する検波電圧も同様に増幅され、第１トランジスタや第２トランジスタのベース電圧は変化する。第１トランジスタと第２トランジスタは、ベース電圧（動作点）が変化することによって、発振周波数を変化させることとなる。
発振周波数が変化すると、第１トランジスタや第２トランジスタが出力する検波電圧も変化する。検波電圧の変化と発振周波数の変化の循環によって、第１トランジスタや第２トランジスタの発振周波数は経時的に変化しつづけることとなる。この発振周波数の変化は非周期的であり、その変動の様子にはカオス現象が発現する。
【０００９】
この発振回路は、発振周波数を自励的に変化させつづけることによって、周波数の異なる信号を生成することができる。この発振回路は、発振周波数を変化させるための特別な構成を必要としないことから、簡単な構成によって具現化することができる。
【００１０】
本発明が提供する他の発振回路は、エミッタが接地されている第１トランジスタと、エミッタが接地されている第２トランジスタと、エミッタが接地されている第３トランジスタと、一端が第１トランジスタのベースに接続されており、他端が第２トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第１伝送線路と、一端が第２トランジスタのベースに接続されており、他端が第３トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第２伝送線路と、一端が第３トランジスタのベースに接続されており、他端が第１トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第３伝送線路とを備えている。
【００１１】
この発振回路は、各トランジスタのベースに適当なバイアス電圧（直流電圧）を供給し、各トランジスタのコレクタに適当な電源電圧（直流電圧）を供給すると、発振動作を開始する。このとき、各伝送線路に介在するコンデンサによって、一方のトランジスタのベースと他方のトランジスタのコレクタとの間は、直流成分に対して遮断される。
各トランジスタは、ベース側電圧の振動成分を増幅し、コレクタに増幅された振動成分を出力する増幅器として機能する。
第１トランジスタのコレクタ側電圧の振動は、第３伝送線路、第３トランジスタ、第２伝送線路、第２トランジスタ、第１伝送線路を順に伝播し、第１トランジスタのベースに帰還する。所定の周波数の振動は第１トランジスタに正帰還し、第１トランジスタは所定の周波数で発振する。第２トランジスタや第３トランジスタも同様に、所定の周波数で発振する。第１トランジスタと第２トランジスタと第３トランジスタの各発振周波数は、発振回路の電気特性等によって決まり、三者は異なる周波数で発振することができる。
【００１２】
この発振回路では３つのコンデンサが直列に接続されたループ状の回路が構成されており、３つのトランジスタによる３度の位相反転によって、低周波信号が負帰還となる構成となっている。その結果、各トランジスタが発生する検波電圧等は減衰されることとなり、各トランジスタのベース電圧が比較的に安定する。各トランジスタのベース電圧が安定することにより、各トランジスタの発振周波数は安定する。
この発振回路は、第１トランジスタと第２トランジスタと第３トランジスタが異なる振動数で発振することにより、周波数の異なる多数の高周波信号を同時に生成することができる。この発振回路が生成する各高周波信号の周波数は、広い周波数帯域に広がるとともに、それぞれが十分な強度をもっている。この発振回路は、発振周波数を変化させるための特別な構成を必要としないことから、簡単な構成によって具現化することができる。
【００１３】
上述した２つの発振回路はともに、エミッタが接地されているトランジスタと、一端がトランジスタのベースに接続されており、その一端と他端との間にコンデンサが介在している伝送線路を利用している。すなわち、トランジスタと伝送線路によって一つの基本回路を構成している。最初の発振回路は２個の基本回路を利用し、次の発振回路は３個の基本回路を利用している。
本発明は、基本回路の数が２個ないし３個の場合に限られるものでなく、２個以上の任意の複数個で構成することができる。即ち、本発明の発振回路は、一般化すれば、トランジスタと伝送線路を備えている基本回路を複数備えており、一つの基本回路の伝送線路の他端が他の一つの基本回路のトランジスタのコレクタに接続されているというルールに従って基本回路群が順に接続されており、最後の基本回路の伝送線路の他端が最初の基本回路のトランジスタのコレクタに接続されていることができる。
このように構成された発振回路は、外部からの指令を必要とすることなく、周波数の異なる高周波信号を生成することができる。
【００１４】
複数の基本回路を用いて発振回路を構成する場合、発振回路が偶数個の基本回路を備えていると、発振回路は発振周波数を自励的に変化させつづけることによって、周波数の異なる信号を生成する。
一方、発振回路が奇数個の基本回路を備えていると、発振回路は周波数の異なる複数の高周波信号を同時に生成することができる。
【００１５】
本発明による発振回路では、伝送線路の少なくとも一部がマイクロストリップ線路で形成されていることが好ましい。
マイクロストリップ線路は、高周波信号に対して、分布定数のインダクタ（コイル）とキャパシタ（コンデンサ）として機能する。伝送線路にマイクロストリップ線路を用いることにより、インダクタやキャパシタを用いることなく、伝送線路のインダクタンスやキャパシタンスを設定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、周波数の異なる高周波信号を、同時および／または経時的に、生成することのできる発振回路を、簡単な構成で具現化することが可能となる。例えば、本発明をマイクロ波レーダのための発振回路に利用すると、同時に複数の周波数で観測するマイクロ波レーダ、あるいは経時的に周波数を変えながら観測するマイクロ波レーダを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
発振回路は、主に、複数の基本回路によって構成されている。図１に基本回路の構成を示す。基本回路は、トランジスタ１と、一端３ａがトランジスタ１のベースに接続されており、他端３ｂが他の基本回路のトランジスタのコレクタに接続される伝送線路３を備えている。伝送線路３上にはコンデンサ５が介在している。伝送線路３は、コンデンサ５の一端からトランジスタ１のベースへと伸びているベース側線路６と、コンデンサ５の他端から他のトランジスタのコレクタへと伸びるコレクタ側線路４を備えている。
基本回路は、コレクタ側線路４に直流電圧ＶＡを入力するための電源入力回路７を備えている。電源入力回路７は、伝送線路３のおよそ中間位置（長手方向からみて）に接続されている。電源入力回路７は、インダクタ（コイル）７ａと、抵抗７ｂと、入力端子７ｃを備えており、それらが直列に接続されている。入力端子７ｃに入力された直流電圧ＶＡは、抵抗７ｂとインダクタ７ａを介してコレクタ側線路４に入力される。
基本回路は、トランジスタ１のベースにバイアス電圧ＶＢを入力するためのバイアス電圧入力回路９を備えている。バイアス電圧入力回路９は、ベース側線路６に接続されている。バイアス電圧入力回路９は、インダクタ９ａと、抵抗９ｂと、入力端子９ｃを備えており、それらが直列に接続されている。入力端子９ｃに入力されたバイアス電圧ＶＢは、抵抗９ｂとインダクタ９ａを介してベース側線路６に入力される。
トランジスタ１のエミッタは接地されて用いられる。トランジスタ１のコレクタは、他の基本回路の伝送線路３の他端３ｂに接続されて用いられる。
【実施例】
【００１８】
本発明を実施する実施例について図面を参照して説明する。本実施例は、本発明の技術を、高周波（周波数帯域がおよそ百メガヘルツから数ギガヘルツ）用の発振回路に具現化するものである。
図２は、本実施例の発振回路３０の構成を示している。発振回路３０は、主に、第１の基本回路１０と、第２の基本回路２０によって構成されている。
発振回路３０は、第１トランジスタ１１と、第２トランジスタ２１を備えている。第１トランジスタ１１と第２トランジスタ２１は共に、エミッタが接地されている。第１トランジスタ１１と第２トランジスタ２１は、互いに同一仕様のものでもよいし異なる仕様のものでもよい。本実施例の第１トランジスタ１１と第２トランジスタ２１は、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタである。なお、第１トランジスタ１１と第２トランジスタ２１には、電界効果型トランジスタ等を用いることもできる。
発振回路３０は、第１トランジスタ１１のベースと第２トランジスタ２１のコレクタを接続している第１伝送線路１３を備えている。第１伝送線路１３上には第１コンデンサ１５が介在している。第１伝送線路１３では、第１コンデンサ１５の一端と第１トランジスタ１１のベースを接続している第１ベース側線路１６と、第１コンデンサ１５の他端と第２トランジスタ２１のコレクタを接続している第１コレクタ側線路１４が形成されている。第１伝送線路１３は、第１コンデンサ１５を介して第１トランジスタ１１のベースと第２トランジスタ２１のコレクタを接続している。
発振回路３０は、第２トランジスタ２１のベースと第１トランジスタ１１のコレクタを接続している第２伝送線路２３を備えている。第２伝送線路２３上には第２コンデンサ２５が介在している。第２伝送線路２３では、第２コンデンサ２５の一端と第２トランジスタ２１のベースを接続している第２ベース側線路２６と、第２コンデンサ２５の他端と第１トランジスタ１１のコレクタを接続している第２コレクタ側線路２４が形成されている。第２伝送線路２３は、第２コンデンサ２５を介して第２トランジスタ２１のベースと第１トランジスタ１１のコレクタを接続している。
第１伝送線路１１と第２伝送線路２１は、互いに同一となるように構成してもよいし、異なるように構成してもよい。
【００１９】
発振回路３０では、第１コレクタ側線路１４と、第１ベース側線路１６と、第２コレクタ側線路２４と、第２ベース側線路２６が、マイクロストリップ線路で構成されている。
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、第１コレクタ側線路１４を構成しているマイクロストリップ線路の断面構成をよく示している。図３に示すように、第１コレクタ側線路１４は、接地されている導体基板１４ａと、導体基板１４ａ上に形成されている誘電体層１４ｂと、誘電体層１４ｂ上に形成されているストリップ導体１４ｃを備えている。誘電体層１４ｂは、テフロン（登録商標）樹脂で形成されており、誘電率が略２．６であり、厚みＤが略０．８ミリメートルである。ストリップ導体１４ｃは、銅で形成されており、幅Ｗが略２ミリメートルであり、厚みが略０．０２ミリメートルである。
第１ベース側線路１６と、第２コレクタ側線路２４と、第２ベース側線路２６についても、第１コレクタ側線路１４と同様に構成されている。
第１トランジスタ１１のベースから第２トランジスタ２１のコレクタまで、第１伝送線路１３が伸びている長さは略５０ｍｍである。第２トランジスタ２１のベースから第１トランジスタ１１のコレクタまで、第２伝送線路２３が伸びている長さも略５０ｍｍである。
上記した第１伝送線路１３と第２伝送線路２３の構成は、具体的な一例を示すものである。よく知られているように、第１伝送線路１３や第２伝送線路２３の構成を変更することによって、第１伝送線路１３や第２伝送線路２３の電気的な特性を変更することができる。特にマイクロストリップ線路は、高周波信号に対して、分布定数のインダクタ（コイル）とキャパシタ（コンデンサ）として機能する。マイクロストリップ線路を用いる場合、誘電体層１４ｂの誘電率や、誘電体層１４ｂの厚さＤや、スリップ導体１４ｃの幅Ｗや、スリップ導体１４ｃの厚さＴを変更することにより、発振回路３０の電気特性を変更することができる。第１伝送線路１３や第２伝送線路２３の具体的な形態は、発振回路３０に所望する特性に合わせて設定するとよい。
【００２０】
図２に示すように、発振回路３０は、第１コレクタ側線路１４に直流電圧ＶＡを入力するための第１電源入力回路１７を備えている。第１電源入力回路１７は、第１伝送線路１３のおよそ中間位置（長手方向からみて）に接続されている。第１電源入力回路１７は、インダクタ１７ａと抵抗１７ｂと入力端子１７ｃを備えている。入力端子１７ｃに入力された直流電圧ＶＡは、抵抗１７ｂとインダクタ１７ａを介して第１コレクタ側線路１４に入力される。
発振回路３０は、第２コレクタ側線路２４に直流電圧ＶＡを入力するための第２電源入力回路２７を備えている。第２電源入力回路２７は、第２伝送線路２３のおよそ中間位置（長手方向からみて）に接続されている。第２電源入力回路２７は、インダクタ２７ａと抵抗２７ｂと入力端子２７ｃを備えている。入力端子２７ｃに入力された直流電圧ＶＡは、抵抗２７ｂとインダクタ２７ａを介して第２コレクタ側線路１４に入力される。
【００２１】
発振回路３０は、第１トランジスタ１１のベースにバイアス電圧ＶＢを入力するための第１バイアス電圧入力回路１９を備えている。バイアス電圧入力回路１９は、第１ベース側線路１６に接続されている。第１バイアス電圧入力回路１９は、インダクタ１９ａと、抵抗１９ｂと、入力端子１９ｃを備えている。入力端子１９ｃに入力されたバイアス電圧ＶＢは、抵抗１９ｂとインダクタ１９ａを介して第１ベース側線路１６に入力される。バイアス電圧ＶＢによって、第１トランジスタ１１の動作点が設定される。
発振回路３０はまた、第２トランジスタ２１のベースにバイアス電圧ＶＢを入力するための第２バイアス電圧入力回路２９を備えている。第２バイアス電圧入力回路２９は、第２ベース側線路２６に接続されている。バイアス電圧入力回路２９は、インダクタ２９ａと、抵抗２９ｂと、入力端子２９ｃを備えている。入力端子２９ｃに入力されたバイアス電圧ＶＢは、抵抗２９ｂとインダクタ２９ａを介して第２ベース側線路２６に入力される。バイアス電圧ＶＢによって、第２トランジスタ２１の動作点が設定される。
なお、第１ランジスタ１１と第２トランジスタ２１に印加するバイアス電圧ＶＢは、同一であってもよいし、互いに異なるようにしてもよい。
【００２２】
上記のように構成された発振回路３０では、第１電源入力回路１７の入力端１７ｃと第２電源入力回路２７の入力端２７ｃに直流電圧ＶＡを印加し、第１バイアス電圧入力回路１９の入力端１９ｃと第２バイアス電圧入力回路２９の入力端２９ｃにバイアス電圧ＶＢを印加することによって、発振回路３０の発振動作が開始される。このとき、第１コンデンサ１５や第２コンデンサ２５は、直流電圧を絶縁するように作用することから、直流電圧ＶＡが、第１トランジスタ１１や第２トランジスタ２１のベースに印加されることはない。
直流電圧ＶＡには略４から１０ボルトの直流電圧を用いることができ、バイアス電圧ＶＢには略０．８ボルトの直流電圧を用いることができる。
【００２３】
各トランジスタ１１、２１では、ベース電流に生じた微小な振動が、コレクタ電流の大きな振動となって現れる。その結果、各トランジスタ１１、２１では、ベース側電圧の微小な振動成分が、コレクタ側電圧の大きな振動となって現れる。よく知られているように、トランジスタでは、ベース側電圧の振動に対して、コレクタ側電圧の振動は位相が反転することとなる。
第１トランジスタ１１のコレクタ側電圧の振動は、第２伝送線路２３と第２トランジスタ２１と第１伝送線路１３を順に伝播し、第１トランジスタ２１のベースに帰還する。振動電圧の位相は第２伝送線路２３と第２トランジスタ２１と第１伝送線路１３を伝播している間に変化し、所定の周波数の振動電圧については、第１トランジスタのコレクタでの振動の位相とベースでの振動の位相が、逆位相（位相差が１８０度）となる。第１トランジスタ１１は、振動電圧の位相を反転させることから、コレクタでの振動の位相とベースでの振動の位相が逆位相となるときに正帰還となる。第１トランジスタ１１は、この増幅と正帰還の循環によって、所定の周波数で発振する。同様に、第２トランジスタ２１も所定の周波数で発振する。
第１トランジスタ１１の発振周波数と、第２トランジスタ２１の発振周波数は、発振回路３０の電気特性等によって決まり、両者が同一となるとは限らない。この場合、同時に異なる２つの周波数で発振する。
第１トランジスタ１１と第２トランジスタ２１の発振により、発振回路３０のループ状の回路には高周波信号が生成される。発振回路３０に生成されている高周波信号は、例えば発振回路３０の近傍にループコイル等を配置することによって、ループコイル側に取り出すことができる。
【００２４】
図４は、発振回路３０が所定時間内に発振する高周波信号をスペクトルアナライザによって観測したときのスペクトル分布を示している。図４に示すように、発振回路３０では、所定の周波数帯域において幅をもつスペクトルが観測される。先に説明した本実施例の具体的な構成を採用する場合では、略１．６Ｇ〜１．７ＧＨｚの周波数帯域において幅をもつスペクトルが観測される。これは、発振回路３０の発振周波数が、所定の範囲において経時的に変動していることを示している。この発振周波数の変動は、外部からの指令等を必要とせず、自励的に発生する。
【００２５】
発振回路３０が発振周波数を変動させる原理について説明する。発振回路３０が発振した高周波信号は、第１伝送線路１３や第２伝送線路２３をアンテナとして周囲に放射される。即ち、高周波電波となって送信される。放射された高周波電波は周囲の反射体によって反射され、その反射波は第１伝送線路１３や第２伝送線路２３をアンテナとして受信される。即ち、各伝送線路１３、２３は、高周波電波の送受信アンテナとしても機能する。特に本実施例の発振回路３０では、第１伝送線路１３や第２伝送線路２３にマイクロストリップ線路が採用されているので、高周波電波が送信されやすく、また受信されやすい構成となっている。
一般にトランジスタは、ベースに入力する電圧とコレクタから出力する電圧との関係に非線形性を有している。この非線形性を利用して、トランジスタは高周波信号の検波回路等に用いられている。発振回路３０においても、第１トランジスタ１１や第２トランジスタ２１は、発振（送信）している高周波信号と受信した高周波信号を検波し、検波電圧ＶＤを出力する。
この検波によってトランジスタが出力する検波電圧ＶＤについて説明する。例えば、発振回路３０が波長λの高周波電波を送信し、その高周波電波が距離Ｌの位置にある反射体で反射され、その反射波が受信されたとする。この場合の検波電圧ＶＤは、
ＶＤ＝Ａ・ｃｏｓ（４πＬ／λ） ・・（１）；
と表される。上記の（１）式のＡは、送信出力に対する受信出力の割合を示す。（１）式は、従来のドップラレーダで用いられる式である。（１）式では、反射体が移動することによって距離Ｌが変化すると、検波電圧ＶＤが変化する。ドップラレーダでは、検波電圧ＶＤの変動から、移動している反射体の存在を検出するものである。その一方において、反射体が停止していると距離Ｌが一定となることから、検波電圧ＶＤが一定となる。この場合、例えばＬ＝（２・ｎ−１）・λ／８（ｎ：自然数）の関係が成立する状態では、検波出力ＶＤがゼロとなってしまい、反射体を検出することができなくなる。このことはドップラレーダの欠点として知られている。
本実施例における反射体は、例えば回路のアース線やケース等であることから、反射体は停止しているものとし、距離Ｌが一定であるとすることが適当であるといえる。ただし、様々な距離にある反射体から反射波を受信することから、検波出力ＶＤがゼロとなることはない。
【００２６】
第１トランジスタ１１が出力する検波電圧の変動は、第２伝送線路２３、第２トランジスタ１１、第１伝送線路１３を順に伝播し、第１トランジスタ１１のベースに帰還する。検波電圧の周波数は十分に低いことから、各伝送線路１３、２３を伝播する間では位相がほとんど変化しない。発振回路３０を周回する検波電圧は、第１、第２トランジスタによる２回の位相反転によって、第１トランジスタ１１に正帰還することとなる。それにより、第１トランジスタ１１が出力する検波電圧は増幅されることとなり、増幅された検波電圧によって各トランジスタ１１、２１のベース電圧は変化する。第２トランジスタ２１が出力する検波電圧も同様に増幅され、増幅された検波電圧によって各トランジスタ１１、２１のベース電圧は変化する。一般に、トランジスタのベース、エミッタ、コレクタ間には寄生容量（キャパシタ）が存在しており、この寄生容量はベース電圧によって変化する。そしてトランジスタの発振周波数は、帰還回路の電気特性のみならず、この寄生容量によっても変化する。従って、第１トランジスタ１１と第２トランジスタ２１は、ベース電圧（動作点）が変化することによって、発振周波数を変化させることとなる。
発振回路３０のようにエミッタを接地している回路では、ベース−エミッタ間のほうがコレクタ−エミッタ間よりもインピーダンスが高いために、小さなキャパシタでも発振周波数に与える影響は大きい。そのことから、発振回路３０は、ベース電圧の変動によるベース−エミッタ間の寄生容量の変動が、発振周波数の変動に影響しやすい構成であるといえる。
第１トランジスタ１１や第２トランジスタ２１の発振周波数が変化すると、前記の（１）式において波長λが変化する。その結果、検波出力ＶＤが変化する。検波出力が変化することによって、第１トランジスタ１１や第２トランジスタ２１の発振周波数が再び変化する。検波電圧の変化と発振周波数の変化の循環によって、第１トランジスタ１１や第２トランジスタ２１の発振周波数は経時的に変化しつづけることとなる。
発振回路３０は、２つのトランジスタ１１、２１が直列に接続されたループ状の回路を構成している。このループ状の回路を伝播する信号（電圧）は、トランジスタ１１、２１を通過する際に位相が反転される。この発振回路は、２つのトランジスタ１１、２１によって偶数回の位相反転が行われるように構成されている。それにより、例えば検波電圧のように、伝送線路１３、２３において位相がずれないような低周波信号は、ちょうど正帰還することとなる。検波電圧のような低周波信号が増幅されることによって、各トランジスタ１１、２１のベース電圧（動作点）の変動が大きくなることから、発振周波数が有意に変動することとなる。
【００２７】
図５は、第１伝送線路１３の第１コレクタ側線路１４の電圧Ｖ１と、第２伝送線路２３の第２コレクタ側線路２４の電圧Ｖ２を測定した結果を示している。図４のグラフは、横軸が電圧Ｖ１を示しており、横軸が電圧Ｖ２を示しており、（電圧Ｖ１，電圧Ｖ２）のプロット点が描く軌跡を示している。なお、第１コレクタ側線路１４の電圧Ｖ１は、第１電源入力回路１７のインダクタ１７ａと抵抗１７ｂの間（図２参照）の電位を測定したものである。従って、電圧Ｖ１は、インダクタ１７ａを介して第１コレクタ側線路１４の電圧を測定したものであるから、第１コレクタ側線路１４の電圧から高周波成分を除去したものとなる。また、第２コレクタ側線路２４の電圧Ｖ２は、第２電源入力回路２７のインダクタ２７ａと抵抗２７ｂの間（図２参照）の電位を測定したものである。従って、電圧Ｖ２は、第２コレクタ側線路２４の電圧から高周波成分を除去したものとなる。
図５に示すように、第１コレクタ側線路１４の電圧Ｖ１と第２コレクタ側線路２４の電圧Ｖ２は、それぞれ経時的に変化しつづけている。これは、第１トランジスタ１１や第２トランジスタ２１が出力する検波電圧が経時的に変化しつづけていることを示している。さらに特徴的なことは、第１コレクタ側線路１４の電圧Ｖ１と第２コレクタ側線路２４の電圧Ｖ２が、それぞれ非周期的に変化していることである。詳しくは、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の変動に、カオスとよばれる現象が発現している。このことは、発振回路３０が、発振周波数を非周期的に変化させることを意味し、その発振周波数の変動にカオスが発現することを示している。発振回路３０は、このカオス現象が発現する発振周波数の変動を、外部からの指令を必要とせずに実現する。
【００２８】
発振回路３０において発振周波数の変動にカオスが発現する原理を説明する。先に説明したように、発振回路３０の発振周波数は経時的に変化しつづける。ある時点の発振周波数をｆｉとし、時定数を経て変化したあとの発振周波数をｆｉ＋１とし、検波で発生した電圧ＶＤが周波数の変化に寄与する係数をαとすると、
ｆｉ＋１＝ｆｉ・（１＋α・ＶＤ） ・・（２）；
と表すことができる。（２）式に、（１）式と光速ｃ＝波長λ×周波数ｆの関係を代入すると、
ｆｉ＋１＝ｆｉ・[１＋α・ｃｏｓ{２πｆｉ・(２Ｌ／ｃ)}] ・・（３）；
となる。
ここの説明で重要なことは、発振周波数自体の大きさではなく、発振周波数の変動量であることから、下記の（４）式に示す無次元値Δｉを定義する。
ｆｉ＝ｆ０・（１＋Δｉ） ・・（４）；
（４）式において、ｆ０は発振周波数の初期値ｆ０であり、Δｉは発振周波数ｆｉの初期値ｆ０からの変動率を示すといえる。（４）式を（３）式に代入すると、
ｆ０・(１＋Δｉ＋１)
＝ｆ０・(１＋Δｉ)・[１＋α・ｃｏｓ{２πｆ０・(１＋Δｉ)・(２Ｌ／ｃ)}] ；
となる。ここで、Δｉ・αが１に対して十分に小さいとすると、
Δｉ＋１＝α・ｃｏｓ{２πｆ０・(１＋Δｉ)・(２Ｌ／ｃ)} ；
となる。ｆ０＝ｃ／λ０、β＝２Ｌ／λ０とすると、
Δｉ＋１＝α・ｃｏｓ{２π・(１＋Δｉ)・β} ・・（５）；
と表すことができる。（５）式は発振周波数の変動率Δｉに関する漸化式となる。発振回路３０の具体的な構成によって、発振周波数の初期値ｆ０や反射体（アース線等）の距離Ｌ等が定まることから、上記のα、β等は、発振回路３０の具体的な形態によって定めることができるパラメータである。
図６は、（５）式の解の振る舞いを図示するものである。図６は、横軸にΔｉをとり、横軸にΔｉ＋１をとり、Δｉ＝Δｉ＋１の直線と、（５）式の余弦曲線を示している。
変動率Δｉの初期値をΔ０とし、順にΔ１、Δ２、Δ３、・・、Δｉを解いたときの解は、図６において、点Ｐ０（Δ０，０）、点Ｐ１（Δ０，Δ１）、点Ｐ２（Δ１，Δ１）、点Ｐ３、・・、点Ｐｉと表すことができる。図６示すように、点Ｐｉは非周期的に変動しつづける。この点Ｐｉの振る舞いにも、カオスを確認することができる。
図６に示す点Ｐｉの振る舞いを、図５に示した電圧Ｖ１と電圧Ｖ２によるプロット点の挙動に対応させて考えることで、発振回路３０で発現する発振周波数の非周期的な変動を理解することができる。
【００２９】
発振回路３０は、例えば反射体の存在を検出するレーダに用いる発振回路として有効に利用することができる。
図７は、発振回路３０を用いるレーダの構成を模式的に示している。図７に示すように、レーダは、発振回路３０と、発振回路３０から高周波信号を入力するループコイル１０２と、ループコイル１０２が入力した高周波信号を電波にして送信する送信アンテナ１０４と、反射体Ｒからの反射波を受信する受信アンテナ１０６と、受信アンテナ１０６の出力信号を検波する検波回路１０８を備えている。発振回路３０を用いることを除くと、従来のドップラレーダと略等しい構成である。
受信アンテナ１０６は、反射体Ｒからの反射波を受信するとともに、送信アンテナ１０４が送信する電波を直接的に受信する。従って、受信アンテナ１０６は、送信アンテナ１０４の送信波と、反射体Ｒからの反射波を併せて出力する。
検波回路１０８は、受信アンテナ１０６の出力信号を検波することにより、送信波と反射波を検波することとなる。検波回路１０８の出力する検波信号（電圧）は、前出の（１）式と同じく、ＶＤ＝Ａ・ｃｏｓ（４πＬ／λ）で表される。なお、反射体Ｒが存在しない場合は、検波出力ＶＤは出力されない。
発振回路３０の発振周波数が変動しつづけることから、（１）式では波長λが変動しつづけることとなる。それにより、反射体Ｒが存在している限り、検波出力ＶＤが変動しつづけることとなる。即ち、検波電圧ＶＤの変動の有無に基づいて、反射体の存否を判断することができる。
発振周波数が単一である発振回路を用いるレーダでは、反射体が所定の距離（例えばＬ＝λ／８）において停止している場合、検波電圧ＶＤがゼロとなってしまい、反射体を検出できないという問題が発生する。発振回路３０を用いることにより、この問題を解決することができる。
【００３０】
図４、図５に示した発振回路３０の挙動は、発振回路３０の具体的な構成によって様々に変化する。例えば、第１伝送線路１３や第２伝送線路２３の構成や配置、印加するバイアス電圧ＶＢ等を変化させると、発振回路３０の電気特性が変化することとなり、発振回路３０は異なる挙動を示すようになる。発振回路３０の具体的な構成によっては、発振周波数が変動しないで、単一スペクトルが観測されることもある。このような場合は、従来の高周波回路と同様に、発振回路３０の電気特性を調節することによって、発振周波数が変動する発振回路３０を得ることができる。
【００３１】
（実施例２） 図８は、本実施例の発振回路４０の構成を示している。図８に示すように、発振回路４０は、主に、第１の基本回路５０と、第２の基本回路６０と、第３の基本回路７０によって構成されている。発振回路４０では、第１基本回路５０と第２基本回路６０と第３基本回路７０によって、ループ状の回路が構成されている。
発振回路４０は、第１トランジスタ５１と、第２トランジスタ６１と、第３トランジスタ７１を備えている。第１トランジスタ５１と第２トランジスタ６１と第３トランジスタ７１のそれぞれのエミッタは接地されている。
発振回路４０は、第１トランジスタ５１のベースと第２トランジスタ６１のコレクタを接続している第１伝送線路５３を備えている。第１伝送線路５３では、第１コンデンサ５５が介在しており、第１ベース側線路５６と、第１コレクタ側線路５４が形成されている。第１伝送線路５３は、第１コンデンサ５５を介して第１トランジスタ５１のベースと第２トランジスタ６１のコレクタを接続している。
発振回路４０は、第２トランジスタ６１のベースと第３トランジスタ７１のコレクタを接続している第２伝送線路６３を備えている。第２伝送線路６３では、第２コンデンサ６５が介在しており、第２ベース側線路６６と、第２コレクタ側線路６４が形成されている。第２伝送線路６３は、第２コンデンサ６５を介して第２トランジスタ６１のベースと第３トランジスタ７１のコレクタを接続している。
発振回路４０は、第３トランジスタ７１のベースと第１トランジスタ５１のコレクタを接続している第３伝送線路７３を備えている。第３伝送線路７３では、第３コンデンサ７５が介在しており、第３ベース側線路７６と、第３コレクタ側線路７４が形成されている。第３伝送線路７３は、第３コンデンサ７５を介して第３トランジスタ７１のベースと第１トランジスタ５１のコレクタを接続している。
発振回路４０では、コレクタ側線路５４、６４、７４や、ベース側線路５６、６６、７６が、マイクロストリップ線路で構成されている。詳しくは、図３に示した構成によるマイクロストリップ線路を採用している。また、伝送線路５３、６３、７３の長さは、それぞれ略２０ｍｍとなるように形成されている。
【００３２】
図８に示すように、発振回路４０は、第１コレクタ側線路５４に直流電圧ＶＡを入力するための第１電源入力回路５７と、第２コレクタ側線路６４に直流電圧ＶＡを入力するための第２電源入力回路６７と、第３コレクタ側線路７４に直流電圧ＶＡを入力するための第３電源入力回路７７を備えている。第１電源入力回路５７は、インダクタ５７ａと抵抗５７ｂと入力端子５７ｃを備えている。第２電源入力回路６７は、インダクタ６７ａと抵抗６７ｂと入力端子６７ｃを備えている。第３電源入力回路７７は、インダクタ７７ａと抵抗７７ｂと入力端子７７ｃを備えている。
【００３３】
発振回路４０は、第１トランジスタ５１のベースにバイアス電圧ＶＢを入力するための第１バイアス電圧入力回路５９と、第２トランジスタ６１のベースにバイアス電圧ＶＢを入力するための第２バイアス電圧入力回路６９と、第３トランジスタ７１のベースにバイアス電圧ＶＢを入力するための第３バイアス電圧入力回路７９を備えている。第１バイアス電圧入力回路５９は、インダクタ５９ａと抵抗５９ｂと入力端子５９ｃを備えている。第２バイアス電圧入力回路６９は、インダクタ６９ａと抵抗６９ｂと入力端子６９ｃを備
えている。第３バイアス電圧入力回路７９は、インダクタ７９ａと抵抗７９ｂと入力端子７９ｃを備えている。
発振回路４０では、第１基本回路５０と第２基本回路６０と第３基本回路７０を、同一となるように構成してもよいし、互いに異なるように構成してもよい。
【００３４】
上記のように構成された発振回路４０では、実施例１の発振回路３０と同様に、各電源入力回路５７、６７、７７の各入力端５７ｃ、６７ｃ、７７ｃに直流電圧ＶＡを入力し、各バイアス電圧入力回路５９、６９、７９の各入力端５９ｃ、６９ｃ、７９ｃにバイアス電圧ＶＢを入力することによって、発振回路４０の発振動作が開始される。
図９は、発振回路４０が発振する高周波信号を観測したときのスペクトルを示している。図９に示すように、発振回路４０では、所定の周波数間隔で並ぶ多数の線状スペクトルが観測される。先に説明した本実施例の具体的な構成を採用する場合では、略７６ＭＨｚという低い周波数帯域から、１．５ＧＨｚを超える高周波帯域に亘って、略７６ＭＨｚ毎に等間隔でならぶ離散スペクトルが観測される。ここで特徴的なことは、各スペクトルが比較的に低い周波数帯域から広く離散していることと、各スペクトルが十分な強度をもっていることである。従来の発振回路においても、基本周波数のスペクトルとその高調波のスペクトルが観測されるが、高調波成分がこのように十分な強度を持つことはない。この観測結果から、発振回路４０は、周波数の異なる多数の高周波信号を、それぞれが十分な強度をもつように生成していることが確認される。
【００３５】
図１０は、第１伝送線路５３の第１コレクタ側線路５４の電圧Ｖ１（図８に示す位置の電位）と、第２伝送線路６３の第２コレクタ側線路６４の電圧Ｖ２（図８に示す位置の電位）を測定した結果を、図４と同様に示すものである。図１０に示すように、（電圧Ｖ１，電圧Ｖ２）のプロット点は、ある図形を描くように変動する。図１０に示す図形が描かれる場合、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２が、それぞれ異なる周波数で振動していることを示している。
同様にして、第２伝送線路６３の第２コレクタ側線路６４の電圧Ｖ２と、第３伝送線路７３の第３コレクタ側線路７４の電圧Ｖ３を測定し、（電圧Ｖ２，電圧Ｖ３）をプロットすると、プロット点は別の図形を描く。また、（電圧Ｖ３，電圧Ｖ１）のプロット点も、また別の図形を描く。
これらのことから、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２と電圧Ｖ３が、それぞれ異なる周波数で変動していることが確認される。即ち、第１トランジスタ５１と第２トランジスタ６１と第３トランジスタ７１は、それぞれ異なる周波数で発振していることを確認することができる。
【００３６】
実施例１の発振回路３０と本実施例の発振回路４０では、発振の様子に有意な差異がみられる。これは、各発振回路３０、４０のループ状回路に存在しているトランジスタの数に由来している。実施例１の発振回路３０では、ループ状回路に２つのトランジスタが介在していることから、低周波信号が正帰還されることを先に説明した。一方、本実施例の発振回路４０では、ループ状回路に３つのトランジスタ５１、６１、７１が介在している。それにより、ループ状回路を伝播する低周波信号は、３度の位相反転によって、位相が反転されて帰還する。即ち、発振回路４０では、低周波信号が負帰還されることとなる。各トランジスタ５１、６１、７１が出力する検波電圧は減衰されることになり、発振周波数の変動は抑制されることとなる。
従って、発振回路３０と発振回路４０の発振の様子の違いは、ループ状回路に介在するトランジスタの数が、偶数であるのか奇数であるのかということに由来している。ループ状回路に偶数個のトランジスタが介在していると、検波電圧が増幅されることによって、発振周波数の変動が助長される。それに対し、ループ状回路に奇数個のトランジスタが介在していると、検波電圧が減衰されて、発振周波数の変動が抑制される。
なお、本実施例の発振回路４０においても、各基本回路５０、６０、７０の電気特性を調節することによって、検波電圧が減衰される程度を調節することができる。検波電圧の減衰が抑えられるような電気特性に調節することで、発振回路４０の発振周波数が不規則的（カオスが発現するように）に変動するように構成することもできる。
【００３７】
発振回路４０は、周波数の異なる多数の高周波信号を発振することができることから、例えば実施例１で説明したレーダの発振回路として有効に用いることができる。レーダに発振回路４０を用いると、レーダは複数の高周波電波を同時に送信することができる。それにより、単一周波数の電波を用いるレーダのように、所定距離に停止している反射体を検出できないという問題が発生することがなく、反射体の存否を確実に検出することが可能となる。
図１１は、発振回路４０の一変形例を示すものである。図１１に示すように、各基本回路５０、６０、７０の各伝送線路は直線に限定されず、各基本回路５０、６０、７０によって円が描かれるように構成することもできる。
【００３８】
（実施例３） 図１２は、本実施例の発振回路８０の構成を示している。図１２から明らかなように、発振回路８０は、主に、第１の基本回路８１と、第２の基本回路８２と、第３の基本回路８３と、第４の基本回路８４によって構成されている。発振回路８０では、基本回路８１、８２、８３、８４によってループ状の回路が構成されている。基本回路８１、８２、８３、８４の個別の構成は、図１２とこれまでの説明から明らかであることから、ここでは説明を省略する。なお、発振回路８０では、コレクタ側線路やベース側線路がマイクロストリップ線路で構成されている。詳しくは、図３に示した構成のマイクロストリップ線路を採用している。また、各トランジスタ間に伸びている各伝送線路の長さは、それぞれ略２０ｍｍとなるように形成されている。
【００３９】
図１３は、発振回路８０が発振する高周波信号を観測したときのスペクトルを示している。図１３に示すように、発振回路８０では、所定の範囲に広がる幅をもつスペクトルが観測される。これは、発振回路８０の発振周波数が、所定の範囲において変動していることを示している。なお、図１３に示す２つのスペクトルは、基本周波数に基づくスペクトルと、その２次高調波に基づくスペクトルである。発振回路８０において発振周波数が変動する様子は、実施例１の発振回路３０のその様子と類似している。
発振回路８０において、第１基本回路８１のコレクタ側線路の電圧Ｖ１と、第２基本回路８２のコレクタ側線路の電圧Ｖ２を測定し、（電圧Ｖ１，電圧Ｖ２）をプロットすると、図５に示すような非周期的な軌跡が描かれる。また、第１基本回路８１のコレクタ側線路の電圧Ｖ１と、第３基本回路８３のコレクタ側線路の電圧Ｖ３を測定した場合でも、図５に示すように非周期的な軌跡が描かれる。同様に、基本回路８１、８２、８３、８４のコレクタ側線路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４のうち、いずれの２つを選択して測定した場合でも、同様に非周期的な軌跡が描かれる。このことから、基本回路８１、８２、８３、８４のコレクタ側線路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４が、それぞれ非周期的に変化していることが確認される。
この測定結果から、本実施例の発振回路８０が、実施例１の発振回路３０と略同様にして、発振周波数を非周期的に変動させていることを確認することができる。発振回路３０と発振回路８０の発振動作が類似することは、発振回路３０と発振回路８０が共に、偶数個の基本回路によってループ状回路を形成していることに由来している。
【００４０】
（実施例４） 図１４は、本実施例の発振回路９０の構成を示している。図１４から明らかなように、発振回路９０は、主に、第１の基本回路９１と、第２の基本回路９２と、第３の基本回路９３と、第４の基本回路９４と、第５の基本回路９５によって構成されている。発振回路９０では、基本回路９１、９２、９３、９４、９５によってループ状回路が形成されている。基本回路９１、９２、９３、９４、９５の個別の構成は、図１３とこれまでの説明から明らかであることから、ここでは説明を省略する。なお、発振回路９０では、コレクタ側線路やベース側線路がマイクロストリップ線路で構成されている。詳しくは、図３に示した構成のマイクロストリップ線路を採用している。また、各トランジスタ間に伸びている伝送線路の長さは、それぞれ略２０ｍｍである。
【００４１】
図１５は、発振回路９０が発振する高周波信号を観測したときのスペクトルを示している。図１５に示すように、発振回路９０では、所定の周波数毎に等間隔で並ぶ多数のスペクトルが観測される。本実施例の具体的な構成を採用する場合では、略６６ＭＨｚという低い周波数帯域から、１．５ＧＨｚを超える高周波帯域に亘って、略６６ＭＨｚの等間隔でならぶ離散スペクトルが観測される。これら多数の離散スペクトルは、それぞれ十分な強度をもっている。発振回路９０が、周波数の異なる多数の高周波信号を、それぞれ十分な強度で発振していることを確認することができる。この発振回路９０の発振の様子は、実施例２の発振回路４０の発振の様子と類似している。
【００４２】
発振回路９０において、第１基本回路８１のコレクタ側線路の電圧Ｖ１と、第２基本回路８２のコレクタ側線路の電圧Ｖ２を測定し、（電圧Ｖ１，電圧Ｖ２）をプロットすると、図１０に示すような図形が描かれる。同様に、基本回路９１、９２、９３、９４、９５のコレクタ側線路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５のうち、いずれの２つを選択して測定した場合でも、同様にある図形（図形の形状は異なる）が描かれる。このことから、基本回路９１、９２、９３、９４、９５のコレクタ側線路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５が、それぞれ異なる周波数で変動していることが確認される。
この測定結果から、本実施例の発振回路９０が、実施例２の発振回路４０と略同様にして、周波数の異なる複数の高周波信号を生成していることを確認することができる。発振回路４０と発振回路９０の発振動作が類似することは、発振回路４０と発振回路９０が共に、奇数個の基本回路によってループ状回路を形成していることに由来している。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】発振回路が備える基本回路の構成を示す図。
【図２】実施例１の発振回路の構成を示す図。
【図３】マイクロストリップ線路の断面構成を示す図。
【図４】実施例１の発振回路の発振スペクトルの分布を示す図。
【図５】実施例１の発振回路における（電圧Ｖ１，電圧Ｖ２）の変動の様子を示す図。
【図６】周波数変動率Δｉの挙動を示す図。
【図７】レーダ装置の構成を示す図。
【図８】実施例２の発振回路の構成を示す図。
【図９】実施例２の発振回路の発振スペクトルの分布を示す図。
【図１０】実施例２の発振回路における（電圧Ｖ１，電圧Ｖ２）の変動の様子を示す図。
【図１１】実施例２の発振回路の変形例を示す図。
【図１２】実施例３の発振回路の構成を示す図。
【図１３】実施例３の発振回路の発振スペクトルの分布を示す図。
【図１４】実施例４の発振回路の構成を示す図。
【図１５】実施例４の発振回路の発振スペクトルの分布を示す図。
【符号の説明】
【００４５】
３０・・実施例１の発振回路
４０・・実施例２の発振回路
８０・・実施例３の発振回路
９０・・実施例４の発振回路
１０、２０・・実施例１の発振回路が備える基本回路
５０、６０、７０・・実施例２の発振回路が備える基本回路
８１、８２、８３、８４・・実施例３の発振回路が備える基本回路
９１、９２、９３、９４、９５・・・・実施例４の発振回路が備える基本回路
１、１１、２１、５１、６１、７１・・トランジスタ
３、１３、２３、５３、６３、７３・・伝送線路
４、１４、２４、５４、６４、７４・・コレクタ側線路
５、１５、２５、５５、６５、７５・・コンデンサ
６、１６、２６、５６、６６、７６・・ベース側線路
７、１７、２７、５７、６７、７７・・電源入力回路
９、１９、２９、５９、６９、７９・・バイアス電圧入力回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は発振回路に関する。特に、発振周波数を経時的に変化させることによって、周波数の異なる高周波信号を生成することのできる発振回路に関する。あるいは、同時に周波数の異なる高周波信号を生成することのできる発振回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路では、正弦波信号をはじめとする周期的な信号が利用されており、そのような周期的な信号を生成するために発振回路が用いられている。
発振回路は、増幅器と、増幅器の出力端子と入力端子の間を接続する帰還回路を組合せて構成することができる。このように構成された発振回路では、回路内で生じた電気振動（例えば電流の振動）が増幅器によって増幅され、増幅された電気振動が帰還回路によって増幅器に帰還される。電気振動の位相は帰還回路を伝播している間に変化し、所定の周波数の電気振動は同位相となって増幅器に帰還する。即ち、正帰還する。発振回路は、増幅と正帰還という循環によって、所定の周波数で発振する。発振回路が発振する周波数を発振周波数という。発振回路は、発振周波数に等しい周波数の信号を生成する。
発振周波数は、発振器の回路の電気特性に依存する。発振回路に含まれる受動素子や能動素子の電気特性を変化させることによって、発振周波数を変化させることができる。
例えば特許文献１には、回路上に可変容量ダイオードを備えており、可変容量ダイオードに印加する電圧を調節することによって、発振周波数を変化させることのできる発振器が記載されている。
【特許文献１】特開２００４−７０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の発振器のように、従来の発振回路では、発振回路の発振周波数を変化させるために、発振回路の電気特性を外部から変化させる必要があった。それにより、単一の周波数の信号を生成する発振回路に比して、発信周波数を変化させることができる発振回路は、構成が複雑になるという問題がある。また、従来の発振回路では、高調波等の特別な関係にある周波数を除外すると、周波数の異なる高周波信号を同時に生成することはできない。
本発明は、上記の問題を解決する。本発明は、発信周波数を変化させることができる発振回路を、簡単な構成で具現化することを可能とする技術を提供する。あるいは、同時に周波数の異なる高周波信号（高調波に限られない）を生成することのできる発振回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明が提供する一つの発振回路は、エミッタが接地されている第１トランジスタと、エミッタが接地されている第２トランジスタと、一端が第１トランジスタのベースに接続されており、他端が第２トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第１伝送線路と、一端が第２トランジスタのベースに接続されており、他端が第１トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第２伝送線路とを備えている。
【０００５】
この発振回路は、各トランジスタのベースに適当なバイアス電圧（直流電圧）を供給し、各トランジスタのコレクタに適当な電源電圧（直流電圧）を供給すると、発振動作を開始する。このとき、各伝送線路に介在するコンデンサによって、一方のトランジスタのベースと他方のトランジスタのコレクタとの間は、直流に対して遮断される。
各トランジスタでは、ベース電流に生じた微小な振動が、コレクタ電流の大きな振動となって現れる。その結果、各トランジスタでは、ベース側電圧の微小な振動成分が、コレクタ側電圧の大きな振動に増幅される。よく知られているように、トランジスタでは、ベース側電圧の振動に対して、コレクタ側電圧の振動は位相が反転することとなる。
【０００６】
第１トランジスタのコレクタ側電圧の振動は、第２伝送線路と第２トランジスタと第１伝送線路を順に伝播し、第１トランジスタのベースに帰還する。振動電圧の位相は第２伝送線路と第２トランジスタと第１伝送線路を伝播している間に変化し、所定の周波数の振動については、第１トランジスタのコレクタでの振動の位相とベースでの振動の位相が逆位相（位相差が１８０度）となる。第１トランジスタは、振動電圧の位相を反転させることから、コレクタでの振動の位相とベースでの振動の位相が逆位相となるときに正帰還となる。第１トランジスタは、増幅と正帰還の循環によって、所定の周波数で発振する。第２トランジスタも同様に、所定の周波数で発振する。なお、第１トランジスタの発振周波数と、第２トランジスタの発振周波数は、発振回路の電気特性等によって決まり、両者が同一になるとは限らない。
【０００７】
発振回路が発振している高周波信号は、第１伝送線路や第２伝送線路をアンテナとして周囲に放射される。放射された高周波電波は周囲の反射体によって反射され、その反射波は第１伝送線路や第２伝送線路をアンテナとして受信される。即ち、各伝送線路は、高周波電波の送受信アンテナとしても機能する。その結果、各トランジスタのベースには、発振している高周波電圧と受信した高周波電圧が併せて入力される。
【０００８】
トランジスタは、ベースに入力する電圧とコレクタから出力する電圧との関係に非線形性を有している。この非線形性を利用して、トランジスタは高周波信号の検波回路（ミクサ）等に用いられている。この発振回路においても、第１トランジスタや第２トランジスタは、発振している高周波電圧と受信した高周波電圧を検波し、コレクタから検波電圧を出力する。各トランジスタは、検波回路（ミクサ）としても機能する。
第１トランジスタが出力する検波電圧は、第２伝送線路、第２トランジスタ、第１伝送線路を順に伝播し、第１トランジスタのベースに帰還する。検波電圧の周波数は十分に低いことから、各伝送線路を伝播する間では位相がほとんど変化せず、第１、第２トランジスタによる２回の位相反転によって、検波電圧は正帰還することとなる。それにより、第１トランジスタが出力する検波電圧は増幅されることとなり、増幅された検波電圧によって第１トランジスタや第２トランジスタのベース電圧は変化する。第２トランジスタが出力する検波電圧も同様に増幅され、第１トランジスタや第２トランジスタのベース電圧は変化する。第１トランジスタと第２トランジスタは、ベース電圧（動作点）が変化することによって、発振周波数を変化させることとなる。
発振周波数が変化すると、第１トランジスタや第２トランジスタが出力する検波電圧も変化する。検波電圧の変化と発振周波数の変化の循環によって、第１トランジスタや第２トランジスタの発振周波数は経時的に変化しつづけることとなる。この発振周波数の変化は非周期的であり、その変動の様子にはカオス現象が発現する。
【０００９】
この発振回路は、発振周波数を自励的に変化させつづけることによって、周波数の異なる信号を生成することができる。この発振回路は、発振周波数を変化させるための特別な構成を必要としないことから、簡単な構成によって具現化することができる。
【００１０】
本発明が提供する他の発振回路は、エミッタが接地されている第１トランジスタと、エミッタが接地されている第２トランジスタと、エミッタが接地されている第３トランジスタと、一端が第１トランジスタのベースに接続されており、他端が第２トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第１伝送線路と、一端が第２トランジスタのベースに接続されており、他端が第３トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第２伝送線路と、一端が第３トランジスタのベースに接続されており、他端が第１トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第３伝送線路とを備えている。
【００１１】
この発振回路は、各トランジスタのベースに適当なバイアス電圧（直流電圧）を供給し、各トランジスタのコレクタに適当な電源電圧（直流電圧）を供給すると、発振動作を開始する。このとき、各伝送線路に介在するコンデンサによって、一方のトランジスタのベースと他方のトランジスタのコレクタとの間は、直流成分に対して遮断される。
各トランジスタは、ベース側電圧の振動成分を増幅し、コレクタに増幅された振動成分を出力する増幅器として機能する。
第１トランジスタのコレクタ側電圧の振動は、第３伝送線路、第３トランジスタ、第２伝送線路、第２トランジスタ、第１伝送線路を順に伝播し、第１トランジスタのベースに帰還する。所定の周波数の振動は第１トランジスタに正帰還し、第１トランジスタは所定の周波数で発振する。第２トランジスタや第３トランジスタも同様に、所定の周波数で発振する。第１トランジスタと第２トランジスタと第３トランジスタの各発振周波数は、発振回路の電気特性等によって決まり、三者は異なる周波数で発振することができる。
【００１２】
この発振回路では３つのコンデンサが直列に接続されたループ状の回路が構成されており、３つのトランジスタによる３度の位相反転によって、低周波信号が負帰還となる構成となっている。その結果、各トランジスタが発生する検波電圧等は減衰されることとなり、各トランジスタのベース電圧が比較的に安定する。各トランジスタのベース電圧が安定することにより、各トランジスタの発振周波数は安定する。
この発振回路は、第１トランジスタと第２トランジスタと第３トランジスタが異なる振動数で発振することにより、周波数の異なる多数の高周波信号を同時に生成することができる。この発振回路が生成する各高周波信号の周波数は、広い周波数帯域に広がるとともに、それぞれが十分な強度をもっている。この発振回路は、発振周波数を変化させるための特別な構成を必要としないことから、簡単な構成によって具現化することができる。
【００１３】
上述した２つの発振回路はともに、エミッタが接地されているトランジスタと、一端がトランジスタのベースに接続されており、その一端と他端との間にコンデンサが介在している伝送線路を利用している。すなわち、トランジスタと伝送線路によって一つの基本回路を構成している。最初の発振回路は２個の基本回路を利用し、次の発振回路は３個の基本回路を利用している。
本発明は、基本回路の数が２個ないし３個の場合に限られるものでなく、２個以上の任意の複数個で構成することができる。即ち、本発明の発振回路は、一般化すれば、トランジスタと伝送線路を備えている基本回路を複数備えており、一つの基本回路の伝送線路の他端が他の一つの基本回路のトランジスタのコレクタに接続されているというルールに従って基本回路群が順に接続されており、最後の基本回路の伝送線路の他端が最初の基本回路のトランジスタのコレクタに接続されていることができる。
このように構成された発振回路は、外部からの指令を必要とすることなく、周波数の異なる高周波信号を生成することができる。
【００１４】
複数の基本回路を用いて発振回路を構成する場合、発振回路が偶数個の基本回路を備えていると、発振回路は発振周波数を自励的に変化させつづけることによって、周波数の異なる信号を生成する。
一方、発振回路が奇数個の基本回路を備えていると、発振回路は周波数の異なる複数の高周波信号を同時に生成することができる。
【００１５】
本発明による発振回路では、伝送線路の少なくとも一部がマイクロストリップ線路で形成されていることが好ましい。
マイクロストリップ線路は、高周波信号に対して、分布定数のインダクタ（コイル）とキャパシタ（コンデンサ）として機能する。伝送線路にマイクロストリップ線路を用いることにより、インダクタやキャパシタを用いることなく、伝送線路のインダクタンスやキャパシタンスを設定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、周波数の異なる高周波信号を、同時および／または経時的に、生成することのできる発振回路を、簡単な構成で具現化することが可能となる。例えば、本発明をマイクロ波レーダのための発振回路に利用すると、同時に複数の周波数で観測するマイクロ波レーダ、あるいは経時的に周波数を変えながら観測するマイクロ波レーダを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
発振回路は、主に、複数の基本回路によって構成されている。図１に基本回路の構成を示す。基本回路は、トランジスタ１と、一端３ａがトランジスタ１のベースに接続されており、他端３ｂが他の基本回路のトランジスタのコレクタに接続される伝送線路３を備えている。伝送線路３上にはコンデンサ５が介在している。伝送線路３は、コンデンサ５の一端からトランジスタ１のベースへと伸びているベース側線路６と、コンデンサ５の他端から他のトランジスタのコレクタへと伸びるコレクタ側線路４を備えている。
基本回路は、コレクタ側線路４に直流電圧ＶＡを入力するための電源入力回路７を備えている。電源入力回路７は、伝送線路３のおよそ中間位置（長手方向からみて）に接続されている。電源入力回路７は、インダクタ（コイル）７ａと、抵抗７ｂと、入力端子７ｃを備えており、それらが直列に接続されている。入力端子７ｃに入力された直流電圧ＶＡは、抵抗７ｂとインダクタ７ａを介してコレクタ側線路４に入力される。
基本回路は、トランジスタ１のベースにバイアス電圧ＶＢを入力するためのバイアス電圧入力回路９を備えている。バイアス電圧入力回路９は、ベース側線路６に接続されている。バイアス電圧入力回路９は、インダクタ９ａと、抵抗９ｂと、入力端子９ｃを備えており、それらが直列に接続されている。入力端子９ｃに入力されたバイアス電圧ＶＢは、抵抗９ｂとインダクタ９ａを介してベース側線路６に入力される。
トランジスタ１のエミッタは接地されて用いられる。トランジスタ１のコレクタは、他の基本回路の伝送線路３の他端３ｂに接続されて用いられる。
【実施例】
【００１８】
本発明を実施する実施例について図面を参照して説明する。本実施例は、本発明の技術を、高周波（周波数帯域がおよそ百メガヘルツから数ギガヘルツ）用の発振回路に具現化するものである。
図２は、本実施例の発振回路３０の構成を示している。発振回路３０は、主に、第１の基本回路１０と、第２の基本回路２０によって構成されている。
発振回路３０は、第１トランジスタ１１と、第２トランジスタ２１を備えている。第１トランジスタ１１と第２トランジスタ２１は共に、エミッタが接地されている。第１トランジスタ１１と第２トランジスタ２１は、互いに同一仕様のものでもよいし異なる仕様のものでもよい。本実施例の第１トランジスタ１１と第２トランジスタ２１は、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタである。なお、第１トランジスタ１１と第２トランジスタ２１には、電界効果型トランジスタ等を用いることもできる。
発振回路３０は、第１トランジスタ１１のベースと第２トランジスタ２１のコレクタを接続している第１伝送線路１３を備えている。第１伝送線路１３上には第１コンデンサ１５が介在している。第１伝送線路１３では、第１コンデンサ１５の一端と第１トランジスタ１１のベースを接続している第１ベース側線路１６と、第１コンデンサ１５の他端と第２トランジスタ２１のコレクタを接続している第１コレクタ側線路１４が形成されている。第１伝送線路１３は、第１コンデンサ１５を介して第１トランジスタ１１のベースと第２トランジスタ２１のコレクタを接続している。
発振回路３０は、第２トランジスタ２１のベースと第１トランジスタ１１のコレクタを接続している第２伝送線路２３を備えている。第２伝送線路２３上には第２コンデンサ２５が介在している。第２伝送線路２３では、第２コンデンサ２５の一端と第２トランジスタ２１のベースを接続している第２ベース側線路２６と、第２コンデンサ２５の他端と第１トランジスタ１１のコレクタを接続している第２コレクタ側線路２４が形成されている。第２伝送線路２３は、第２コンデンサ２５を介して第２トランジスタ２１のベースと第１トランジスタ１１のコレクタを接続している。
第１伝送線路１１と第２伝送線路２１は、互いに同一となるように構成してもよいし、異なるように構成してもよい。
【００１９】
発振回路３０では、第１コレクタ側線路１４と、第１ベース側線路１６と、第２コレクタ側線路２４と、第２ベース側線路２６が、マイクロストリップ線路で構成されている。
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、第１コレクタ側線路１４を構成しているマイクロストリップ線路の断面構成をよく示している。図３に示すように、第１コレクタ側線路１４は、接地されている導体基板１４ａと、導体基板１４ａ上に形成されている誘電体層１４ｂと、誘電体層１４ｂ上に形成されているストリップ導体１４ｃを備えている。誘電体層１４ｂは、テフロン（登録商標）樹脂で形成されており、誘電率が略２．６であり、厚みＤが略０．８ミリメートルである。ストリップ導体１４ｃは、銅で形成されており、幅Ｗが略２ミリメートルであり、厚みが略０．０２ミリメートルである。
第１ベース側線路１６と、第２コレクタ側線路２４と、第２ベース側線路２６についても、第１コレクタ側線路１４と同様に構成されている。
第１トランジスタ１１のベースから第２トランジスタ２１のコレクタまで、第１伝送線路１３が伸びている長さは略５０ｍｍである。第２トランジスタ２１のベースから第１トランジスタ１１のコレクタまで、第２伝送線路２３が伸びている長さも略５０ｍｍである。
上記した第１伝送線路１３と第２伝送線路２３の構成は、具体的な一例を示すものである。よく知られているように、第１伝送線路１３や第２伝送線路２３の構成を変更することによって、第１伝送線路１３や第２伝送線路２３の電気的な特性を変更することができる。特にマイクロストリップ線路は、高周波信号に対して、分布定数のインダクタ（コイル）とキャパシタ（コンデンサ）として機能する。マイクロストリップ線路を用いる場合、誘電体層１４ｂの誘電率や、誘電体層１４ｂの厚さＤや、スリップ導体１４ｃの幅Ｗや、スリップ導体１４ｃの厚さＴを変更することにより、発振回路３０の電気特性を変更することができる。第１伝送線路１３や第２伝送線路２３の具体的な形態は、発振回路３０に所望する特性に合わせて設定するとよい。
【００２０】
図２に示すように、発振回路３０は、第１コレクタ側線路１４に直流電圧ＶＡを入力するための第１電源入力回路１７を備えている。第１電源入力回路１７は、第１伝送線路１３のおよそ中間位置（長手方向からみて）に接続されている。第１電源入力回路１７は、インダクタ１７ａと抵抗１７ｂと入力端子１７ｃを備えている。入力端子１７ｃに入力された直流電圧ＶＡは、抵抗１７ｂとインダクタ１７ａを介して第１コレクタ側線路１４に入力される。
発振回路３０は、第２コレクタ側線路２４に直流電圧ＶＡを入力するための第２電源入力回路２７を備えている。第２電源入力回路２７は、第２伝送線路２３のおよそ中間位置（長手方向からみて）に接続されている。第２電源入力回路２７は、インダクタ２７ａと抵抗２７ｂと入力端子２７ｃを備えている。入力端子２７ｃに入力された直流電圧ＶＡは、抵抗２７ｂとインダクタ２７ａを介して第２コレクタ側線路１４に入力される。
【００２１】
発振回路３０は、第１トランジスタ１１のベースにバイアス電圧ＶＢを入力するための第１バイアス電圧入力回路１９を備えている。バイアス電圧入力回路１９は、第１ベース側線路１６に接続されている。第１バイアス電圧入力回路１９は、インダクタ１９ａと、抵抗１９ｂと、入力端子１９ｃを備えている。入力端子１９ｃに入力されたバイアス電圧ＶＢは、抵抗１９ｂとインダクタ１９ａを介して第１ベース側線路１６に入力される。バイアス電圧ＶＢによって、第１トランジスタ１１の動作点が設定される。
発振回路３０はまた、第２トランジスタ２１のベースにバイアス電圧ＶＢを入力するための第２バイアス電圧入力回路２９を備えている。第２バイアス電圧入力回路２９は、第２ベース側線路２６に接続されている。バイアス電圧入力回路２９は、インダクタ２９ａと、抵抗２９ｂと、入力端子２９ｃを備えている。入力端子２９ｃに入力されたバイアス電圧ＶＢは、抵抗２９ｂとインダクタ２９ａを介して第２ベース側線路２６に入力される。バイアス電圧ＶＢによって、第２トランジスタ２１の動作点が設定される。
なお、第１ランジスタ１１と第２トランジスタ２１に印加するバイアス電圧ＶＢは、同一であってもよいし、互いに異なるようにしてもよい。
【００２２】
上記のように構成された発振回路３０では、第１電源入力回路１７の入力端１７ｃと第２電源入力回路２７の入力端２７ｃに直流電圧ＶＡを印加し、第１バイアス電圧入力回路１９の入力端１９ｃと第２バイアス電圧入力回路２９の入力端２９ｃにバイアス電圧ＶＢを印加することによって、発振回路３０の発振動作が開始される。このとき、第１コンデンサ１５や第２コンデンサ２５は、直流電圧を絶縁するように作用することから、直流電圧ＶＡが、第１トランジスタ１１や第２トランジスタ２１のベースに印加されることはない。
直流電圧ＶＡには略４から１０ボルトの直流電圧を用いることができ、バイアス電圧ＶＢには略０．８ボルトの直流電圧を用いることができる。
【００２３】
各トランジスタ１１、２１では、ベース電流に生じた微小な振動が、コレクタ電流の大きな振動となって現れる。その結果、各トランジスタ１１、２１では、ベース側電圧の微小な振動成分が、コレクタ側電圧の大きな振動となって現れる。よく知られているように、トランジスタでは、ベース側電圧の振動に対して、コレクタ側電圧の振動は位相が反転することとなる。
第１トランジスタ１１のコレクタ側電圧の振動は、第２伝送線路２３と第２トランジスタ２１と第１伝送線路１３を順に伝播し、第１トランジスタ２１のベースに帰還する。振動電圧の位相は第２伝送線路２３と第２トランジスタ２１と第１伝送線路１３を伝播している間に変化し、所定の周波数の振動電圧については、第１トランジスタのコレクタでの振動の位相とベースでの振動の位相が、逆位相（位相差が１８０度）となる。第１トランジスタ１１は、振動電圧の位相を反転させることから、コレクタでの振動の位相とベースでの振動の位相が逆位相となるときに正帰還となる。第１トランジスタ１１は、この増幅と正帰還の循環によって、所定の周波数で発振する。同様に、第２トランジスタ２１も所定の周波数で発振する。
第１トランジスタ１１の発振周波数と、第２トランジスタ２１の発振周波数は、発振回路３０の電気特性等によって決まり、両者が同一となるとは限らない。この場合、同時に異なる２つの周波数で発振する。
第１トランジスタ１１と第２トランジスタ２１の発振により、発振回路３０のループ状の回路には高周波信号が生成される。発振回路３０に生成されている高周波信号は、例えば発振回路３０の近傍にループコイル等を配置することによって、ループコイル側に取り出すことができる。
【００２４】
図４は、発振回路３０が所定時間内に発振する高周波信号をスペクトルアナライザによって観測したときのスペクトル分布を示している。図４に示すように、発振回路３０では、所定の周波数帯域において幅をもつスペクトルが観測される。先に説明した本実施例の具体的な構成を採用する場合では、略１．６Ｇ〜１．７ＧＨｚの周波数帯域において幅をもつスペクトルが観測される。これは、発振回路３０の発振周波数が、所定の範囲において経時的に変動していることを示している。この発振周波数の変動は、外部からの指令等を必要とせず、自励的に発生する。
【００２５】
発振回路３０が発振周波数を変動させる原理について説明する。発振回路３０が発振した高周波信号は、第１伝送線路１３や第２伝送線路２３をアンテナとして周囲に放射される。即ち、高周波電波となって送信される。放射された高周波電波は周囲の反射体によって反射され、その反射波は第１伝送線路１３や第２伝送線路２３をアンテナとして受信される。即ち、各伝送線路１３、２３は、高周波電波の送受信アンテナとしても機能する。特に本実施例の発振回路３０では、第１伝送線路１３や第２伝送線路２３にマイクロストリップ線路が採用されているので、高周波電波が送信されやすく、また受信されやすい構成となっている。
一般にトランジスタは、ベースに入力する電圧とコレクタから出力する電圧との関係に非線形性を有している。この非線形性を利用して、トランジスタは高周波信号の検波回路等に用いられている。発振回路３０においても、第１トランジスタ１１や第２トランジスタ２１は、発振（送信）している高周波信号と受信した高周波信号を検波し、検波電圧ＶＤを出力する。
この検波によってトランジスタが出力する検波電圧ＶＤについて説明する。例えば、発振回路３０が波長λの高周波電波を送信し、その高周波電波が距離Ｌの位置にある反射体で反射され、その反射波が受信されたとする。この場合の検波電圧ＶＤは、
ＶＤ＝Ａ・ｃｏｓ（４πＬ／λ） ・・（１）；
と表される。上記の（１）式のＡは、送信出力に対する受信出力の割合を示す。（１）式は、従来のドップラレーダで用いられる式である。（１）式では、反射体が移動することによって距離Ｌが変化すると、検波電圧ＶＤが変化する。ドップラレーダでは、検波電圧ＶＤの変動から、移動している反射体の存在を検出するものである。その一方において、反射体が停止していると距離Ｌが一定となることから、検波電圧ＶＤが一定となる。この場合、例えばＬ＝（２・ｎ−１）・λ／８（ｎ：自然数）の関係が成立する状態では、検波出力ＶＤがゼロとなってしまい、反射体を検出することができなくなる。このことはドップラレーダの欠点として知られている。
本実施例における反射体は、例えば回路のアース線やケース等であることから、反射体は停止しているものとし、距離Ｌが一定であるとすることが適当であるといえる。ただし、様々な距離にある反射体から反射波を受信することから、検波出力ＶＤがゼロとなることはない。
【００２６】
第１トランジスタ１１が出力する検波電圧の変動は、第２伝送線路２３、第２トランジスタ１１、第１伝送線路１３を順に伝播し、第１トランジスタ１１のベースに帰還する。検波電圧の周波数は十分に低いことから、各伝送線路１３、２３を伝播する間では位相がほとんど変化しない。発振回路３０を周回する検波電圧は、第１、第２トランジスタによる２回の位相反転によって、第１トランジスタ１１に正帰還することとなる。それにより、第１トランジスタ１１が出力する検波電圧は増幅されることとなり、増幅された検波電圧によって各トランジスタ１１、２１のベース電圧は変化する。第２トランジスタ２１が出力する検波電圧も同様に増幅され、増幅された検波電圧によって各トランジスタ１１、２１のベース電圧は変化する。一般に、トランジスタのベース、エミッタ、コレクタ間には寄生容量（キャパシタ）が存在しており、この寄生容量はベース電圧によって変化する。そしてトランジスタの発振周波数は、帰還回路の電気特性のみならず、この寄生容量によっても変化する。従って、第１トランジスタ１１と第２トランジスタ２１は、ベース電圧（動作点）が変化することによって、発振周波数を変化させることとなる。
発振回路３０のようにエミッタを接地している回路では、ベース−エミッタ間のほうがコレクタ−エミッタ間よりもインピーダンスが高いために、小さなキャパシタでも発振周波数に与える影響は大きい。そのことから、発振回路３０は、ベース電圧の変動によるベース−エミッタ間の寄生容量の変動が、発振周波数の変動に影響しやすい構成であるといえる。
第１トランジスタ１１や第２トランジスタ２１の発振周波数が変化すると、前記の（１）式において波長λが変化する。その結果、検波出力ＶＤが変化する。検波出力が変化することによって、第１トランジスタ１１や第２トランジスタ２１の発振周波数が再び変化する。検波電圧の変化と発振周波数の変化の循環によって、第１トランジスタ１１や第２トランジスタ２１の発振周波数は経時的に変化しつづけることとなる。
発振回路３０は、２つのトランジスタ１１、２１が直列に接続されたループ状の回路を構成している。このループ状の回路を伝播する信号（電圧）は、トランジスタ１１、２１を通過する際に位相が反転される。この発振回路は、２つのトランジスタ１１、２１によって偶数回の位相反転が行われるように構成されている。それにより、例えば検波電圧のように、伝送線路１３、２３において位相がずれないような低周波信号は、ちょうど正帰還することとなる。検波電圧のような低周波信号が増幅されることによって、各トランジスタ１１、２１のベース電圧（動作点）の変動が大きくなることから、発振周波数が有意に変動することとなる。
【００２７】
図５は、第１伝送線路１３の第１コレクタ側線路１４の電圧Ｖ１と、第２伝送線路２３の第２コレクタ側線路２４の電圧Ｖ２を測定した結果を示している。図４のグラフは、横軸が電圧Ｖ１を示しており、横軸が電圧Ｖ２を示しており、（電圧Ｖ１，電圧Ｖ２）のプロット点が描く軌跡を示している。なお、第１コレクタ側線路１４の電圧Ｖ１は、第１電源入力回路１７のインダクタ１７ａと抵抗１７ｂの間（図２参照）の電位を測定したものである。従って、電圧Ｖ１は、インダクタ１７ａを介して第１コレクタ側線路１４の電圧を測定したものであるから、第１コレクタ側線路１４の電圧から高周波成分を除去したものとなる。また、第２コレクタ側線路２４の電圧Ｖ２は、第２電源入力回路２７のインダクタ２７ａと抵抗２７ｂの間（図２参照）の電位を測定したものである。従って、電圧Ｖ２は、第２コレクタ側線路２４の電圧から高周波成分を除去したものとなる。
図５に示すように、第１コレクタ側線路１４の電圧Ｖ１と第２コレクタ側線路２４の電圧Ｖ２は、それぞれ経時的に変化しつづけている。これは、第１トランジスタ１１や第２トランジスタ２１が出力する検波電圧が経時的に変化しつづけていることを示している。さらに特徴的なことは、第１コレクタ側線路１４の電圧Ｖ１と第２コレクタ側線路２４の電圧Ｖ２が、それぞれ非周期的に変化していることである。詳しくは、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の変動に、カオスとよばれる現象が発現している。このことは、発振回路３０が、発振周波数を非周期的に変化させることを意味し、その発振周波数の変動にカオスが発現することを示している。発振回路３０は、このカオス現象が発現する発振周波数の変動を、外部からの指令を必要とせずに実現する。
【００２８】
発振回路３０において発振周波数の変動にカオスが発現する原理を説明する。先に説明したように、発振回路３０の発振周波数は経時的に変化しつづける。ある時点の発振周波数をｆｉとし、時定数を経て変化したあとの発振周波数をｆｉ＋１とし、検波で発生した電圧ＶＤが周波数の変化に寄与する係数をαとすると、
ｆｉ＋１＝ｆｉ・（１＋α・ＶＤ） ・・（２）；
と表すことができる。（２）式に、（１）式と光速ｃ＝波長λ×周波数ｆの関係を代入すると、
ｆｉ＋１＝ｆｉ・[１＋α・ｃｏｓ{２πｆｉ・(２Ｌ／ｃ)}] ・・（３）；
となる。
ここの説明で重要なことは、発振周波数自体の大きさではなく、発振周波数の変動量であることから、下記の（４）式に示す無次元値Δｉを定義する。
ｆｉ＝ｆ０・（１＋Δｉ） ・・（４）；
（４）式において、ｆ０は発振周波数の初期値ｆ０であり、Δｉは発振周波数ｆｉの初期値ｆ０からの変動率を示すといえる。（４）式を（３）式に代入すると、
ｆ０・(１＋Δｉ＋１)
＝ｆ０・(１＋Δｉ)・[１＋α・ｃｏｓ{２πｆ０・(１＋Δｉ)・(２Ｌ／ｃ)}] ；
となる。ここで、Δｉ・αが１に対して十分に小さいとすると、
Δｉ＋１＝α・ｃｏｓ{２πｆ０・(１＋Δｉ)・(２Ｌ／ｃ)} ；
となる。ｆ０＝ｃ／λ０、β＝２Ｌ／λ０とすると、
Δｉ＋１＝α・ｃｏｓ{２π・(１＋Δｉ)・β} ・・（５）；
と表すことができる。（５）式は発振周波数の変動率Δｉに関する漸化式となる。発振回路３０の具体的な構成によって、発振周波数の初期値ｆ０や反射体（アース線等）の距離Ｌ等が定まることから、上記のα、β等は、発振回路３０の具体的な形態によって定めることができるパラメータである。
図６は、（５）式の解の振る舞いを図示するものである。図６は、横軸にΔｉをとり、横軸にΔｉ＋１をとり、Δｉ＝Δｉ＋１の直線と、（５）式の余弦曲線を示している。
変動率Δｉの初期値をΔ０とし、順にΔ１、Δ２、Δ３、・・、Δｉを解いたときの解は、図６において、点Ｐ０（Δ０，０）、点Ｐ１（Δ０，Δ１）、点Ｐ２（Δ１，Δ１）、点Ｐ３、・・、点Ｐｉと表すことができる。図６示すように、点Ｐｉは非周期的に変動しつづける。この点Ｐｉの振る舞いにも、カオスを確認することができる。
図６に示す点Ｐｉの振る舞いを、図５に示した電圧Ｖ１と電圧Ｖ２によるプロット点の挙動に対応させて考えることで、発振回路３０で発現する発振周波数の非周期的な変動を理解することができる。
【００２９】
発振回路３０は、例えば反射体の存在を検出するレーダに用いる発振回路として有効に利用することができる。
図７は、発振回路３０を用いるレーダの構成を模式的に示している。図７に示すように、レーダは、発振回路３０と、発振回路３０から高周波信号を入力するループコイル１０２と、ループコイル１０２が入力した高周波信号を電波にして送信する送信アンテナ１０４と、反射体Ｒからの反射波を受信する受信アンテナ１０６と、受信アンテナ１０６の出力信号を検波する検波回路１０８を備えている。発振回路３０を用いることを除くと、従来のドップラレーダと略等しい構成である。
受信アンテナ１０６は、反射体Ｒからの反射波を受信するとともに、送信アンテナ１０４が送信する電波を直接的に受信する。従って、受信アンテナ１０６は、送信アンテナ１０４の送信波と、反射体Ｒからの反射波を併せて出力する。
検波回路１０８は、受信アンテナ１０６の出力信号を検波することにより、送信波と反射波を検波することとなる。検波回路１０８の出力する検波信号（電圧）は、前出の（１）式と同じく、ＶＤ＝Ａ・ｃｏｓ（４πＬ／λ）で表される。なお、反射体Ｒが存在しない場合は、検波出力ＶＤは出力されない。
発振回路３０の発振周波数が変動しつづけることから、（１）式では波長λが変動しつづけることとなる。それにより、反射体Ｒが存在している限り、検波出力ＶＤが変動しつづけることとなる。即ち、検波電圧ＶＤの変動の有無に基づいて、反射体の存否を判断することができる。
発振周波数が単一である発振回路を用いるレーダでは、反射体が所定の距離（例えばＬ＝λ／８）において停止している場合、検波電圧ＶＤがゼロとなってしまい、反射体を検出できないという問題が発生する。発振回路３０を用いることにより、この問題を解決することができる。
【００３０】
図４、図５に示した発振回路３０の挙動は、発振回路３０の具体的な構成によって様々に変化する。例えば、第１伝送線路１３や第２伝送線路２３の構成や配置、印加するバイアス電圧ＶＢ等を変化させると、発振回路３０の電気特性が変化することとなり、発振回路３０は異なる挙動を示すようになる。発振回路３０の具体的な構成によっては、発振周波数が変動しないで、単一スペクトルが観測されることもある。このような場合は、従来の高周波回路と同様に、発振回路３０の電気特性を調節することによって、発振周波数が変動する発振回路３０を得ることができる。
【００３１】
（実施例２） 図８は、本実施例の発振回路４０の構成を示している。図８に示すように、発振回路４０は、主に、第１の基本回路５０と、第２の基本回路６０と、第３の基本回路７０によって構成されている。発振回路４０では、第１基本回路５０と第２基本回路６０と第３基本回路７０によって、ループ状の回路が構成されている。
発振回路４０は、第１トランジスタ５１と、第２トランジスタ６１と、第３トランジスタ７１を備えている。第１トランジスタ５１と第２トランジスタ６１と第３トランジスタ７１のそれぞれのエミッタは接地されている。
発振回路４０は、第１トランジスタ５１のベースと第２トランジスタ６１のコレクタを接続している第１伝送線路５３を備えている。第１伝送線路５３では、第１コンデンサ５５が介在しており、第１ベース側線路５６と、第１コレクタ側線路５４が形成されている。第１伝送線路５３は、第１コンデンサ５５を介して第１トランジスタ５１のベースと第２トランジスタ６１のコレクタを接続している。
発振回路４０は、第２トランジスタ６１のベースと第３トランジスタ７１のコレクタを接続している第２伝送線路６３を備えている。第２伝送線路６３では、第２コンデンサ６５が介在しており、第２ベース側線路６６と、第２コレクタ側線路６４が形成されている。第２伝送線路６３は、第２コンデンサ６５を介して第２トランジスタ６１のベースと第３トランジスタ７１のコレクタを接続している。
発振回路４０は、第３トランジスタ７１のベースと第１トランジスタ５１のコレクタを接続している第３伝送線路７３を備えている。第３伝送線路７３では、第３コンデンサ７５が介在しており、第３ベース側線路７６と、第３コレクタ側線路７４が形成されている。第３伝送線路７３は、第３コンデンサ７５を介して第３トランジスタ７１のベースと第１トランジスタ５１のコレクタを接続している。
発振回路４０では、コレクタ側線路５４、６４、７４や、ベース側線路５６、６６、７６が、マイクロストリップ線路で構成されている。詳しくは、図３に示した構成によるマイクロストリップ線路を採用している。また、伝送線路５３、６３、７３の長さは、それぞれ略２０ｍｍとなるように形成されている。
【００３２】
図８に示すように、発振回路４０は、第１コレクタ側線路５４に直流電圧ＶＡを入力するための第１電源入力回路５７と、第２コレクタ側線路６４に直流電圧ＶＡを入力するための第２電源入力回路６７と、第３コレクタ側線路７４に直流電圧ＶＡを入力するための第３電源入力回路７７を備えている。第１電源入力回路５７は、インダクタ５７ａと抵抗５７ｂと入力端子５７ｃを備えている。第２電源入力回路６７は、インダクタ６７ａと抵抗６７ｂと入力端子６７ｃを備えている。第３電源入力回路７７は、インダクタ７７ａと抵抗７７ｂと入力端子７７ｃを備えている。
【００３３】
発振回路４０は、第１トランジスタ５１のベースにバイアス電圧ＶＢを入力するための第１バイアス電圧入力回路５９と、第２トランジスタ６１のベースにバイアス電圧ＶＢを入力するための第２バイアス電圧入力回路６９と、第３トランジスタ７１のベースにバイアス電圧ＶＢを入力するための第３バイアス電圧入力回路７９を備えている。第１バイアス電圧入力回路５９は、インダクタ５９ａと抵抗５９ｂと入力端子５９ｃを備えている。第２バイアス電圧入力回路６９は、インダクタ６９ａと抵抗６９ｂと入力端子６９ｃを備
えている。第３バイアス電圧入力回路７９は、インダクタ７９ａと抵抗７９ｂと入力端子７９ｃを備えている。
発振回路４０では、第１基本回路５０と第２基本回路６０と第３基本回路７０を、同一となるように構成してもよいし、互いに異なるように構成してもよい。
【００３４】
上記のように構成された発振回路４０では、実施例１の発振回路３０と同様に、各電源入力回路５７、６７、７７の各入力端５７ｃ、６７ｃ、７７ｃに直流電圧ＶＡを入力し、各バイアス電圧入力回路５９、６９、７９の各入力端５９ｃ、６９ｃ、７９ｃにバイアス電圧ＶＢを入力することによって、発振回路４０の発振動作が開始される。
図９は、発振回路４０が発振する高周波信号を観測したときのスペクトルを示している。図９に示すように、発振回路４０では、所定の周波数間隔で並ぶ多数の線状スペクトルが観測される。先に説明した本実施例の具体的な構成を採用する場合では、略７６ＭＨｚという低い周波数帯域から、１．５ＧＨｚを超える高周波帯域に亘って、略７６ＭＨｚ毎に等間隔でならぶ離散スペクトルが観測される。ここで特徴的なことは、各スペクトルが比較的に低い周波数帯域から広く離散していることと、各スペクトルが十分な強度をもっていることである。従来の発振回路においても、基本周波数のスペクトルとその高調波のスペクトルが観測されるが、高調波成分がこのように十分な強度を持つことはない。この観測結果から、発振回路４０は、周波数の異なる多数の高周波信号を、それぞれが十分な強度をもつように生成していることが確認される。
【００３５】
図１０は、第１伝送線路５３の第１コレクタ側線路５４の電圧Ｖ１（図８に示す位置の電位）と、第２伝送線路６３の第２コレクタ側線路６４の電圧Ｖ２（図８に示す位置の電位）を測定した結果を、図４と同様に示すものである。図１０に示すように、（電圧Ｖ１，電圧Ｖ２）のプロット点は、ある図形を描くように変動する。図１０に示す図形が描かれる場合、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２が、それぞれ異なる周波数で振動していることを示している。
同様にして、第２伝送線路６３の第２コレクタ側線路６４の電圧Ｖ２と、第３伝送線路７３の第３コレクタ側線路７４の電圧Ｖ３を測定し、（電圧Ｖ２，電圧Ｖ３）をプロットすると、プロット点は別の図形を描く。また、（電圧Ｖ３，電圧Ｖ１）のプロット点も、また別の図形を描く。
これらのことから、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２と電圧Ｖ３が、それぞれ異なる周波数で変動していることが確認される。即ち、第１トランジスタ５１と第２トランジスタ６１と第３トランジスタ７１は、それぞれ異なる周波数で発振していることを確認することができる。
【００３６】
実施例１の発振回路３０と本実施例の発振回路４０では、発振の様子に有意な差異がみられる。これは、各発振回路３０、４０のループ状回路に存在しているトランジスタの数に由来している。実施例１の発振回路３０では、ループ状回路に２つのトランジスタが介在していることから、低周波信号が正帰還されることを先に説明した。一方、本実施例の発振回路４０では、ループ状回路に３つのトランジスタ５１、６１、７１が介在している。それにより、ループ状回路を伝播する低周波信号は、３度の位相反転によって、位相が反転されて帰還する。即ち、発振回路４０では、低周波信号が負帰還されることとなる。各トランジスタ５１、６１、７１が出力する検波電圧は減衰されることになり、発振周波数の変動は抑制されることとなる。
従って、発振回路３０と発振回路４０の発振の様子の違いは、ループ状回路に介在するトランジスタの数が、偶数であるのか奇数であるのかということに由来している。ループ状回路に偶数個のトランジスタが介在していると、検波電圧が増幅されることによって、発振周波数の変動が助長される。それに対し、ループ状回路に奇数個のトランジスタが介在していると、検波電圧が減衰されて、発振周波数の変動が抑制される。
なお、本実施例の発振回路４０においても、各基本回路５０、６０、７０の電気特性を調節することによって、検波電圧が減衰される程度を調節することができる。検波電圧の減衰が抑えられるような電気特性に調節することで、発振回路４０の発振周波数が不規則的（カオスが発現するように）に変動するように構成することもできる。
【００３７】
発振回路４０は、周波数の異なる多数の高周波信号を発振することができることから、例えば実施例１で説明したレーダの発振回路として有効に用いることができる。レーダに発振回路４０を用いると、レーダは複数の高周波電波を同時に送信することができる。それにより、単一周波数の電波を用いるレーダのように、所定距離に停止している反射体を検出できないという問題が発生することがなく、反射体の存否を確実に検出することが可能となる。
図１１は、発振回路４０の一変形例を示すものである。図１１に示すように、各基本回路５０、６０、７０の各伝送線路は直線に限定されず、各基本回路５０、６０、７０によって円が描かれるように構成することもできる。
【００３８】
（実施例３） 図１２は、本実施例の発振回路８０の構成を示している。図１２から明らかなように、発振回路８０は、主に、第１の基本回路８１と、第２の基本回路８２と、第３の基本回路８３と、第４の基本回路８４によって構成されている。発振回路８０では、基本回路８１、８２、８３、８４によってループ状の回路が構成されている。基本回路８１、８２、８３、８４の個別の構成は、図１２とこれまでの説明から明らかであることから、ここでは説明を省略する。なお、発振回路８０では、コレクタ側線路やベース側線路がマイクロストリップ線路で構成されている。詳しくは、図３に示した構成のマイクロストリップ線路を採用している。また、各トランジスタ間に伸びている各伝送線路の長さは、それぞれ略２０ｍｍとなるように形成されている。
【００３９】
図１３は、発振回路８０が発振する高周波信号を観測したときのスペクトルを示している。図１３に示すように、発振回路８０では、所定の範囲に広がる幅をもつスペクトルが観測される。これは、発振回路８０の発振周波数が、所定の範囲において変動していることを示している。なお、図１３に示す２つのスペクトルは、基本周波数に基づくスペクトルと、その２次高調波に基づくスペクトルである。発振回路８０において発振周波数が変動する様子は、実施例１の発振回路３０のその様子と類似している。
発振回路８０において、第１基本回路８１のコレクタ側線路の電圧Ｖ１と、第２基本回路８２のコレクタ側線路の電圧Ｖ２を測定し、（電圧Ｖ１，電圧Ｖ２）をプロットすると、図５に示すような非周期的な軌跡が描かれる。また、第１基本回路８１のコレクタ側線路の電圧Ｖ１と、第３基本回路８３のコレクタ側線路の電圧Ｖ３を測定した場合でも、図５に示すように非周期的な軌跡が描かれる。同様に、基本回路８１、８２、８３、８４のコレクタ側線路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４のうち、いずれの２つを選択して測定した場合でも、同様に非周期的な軌跡が描かれる。このことから、基本回路８１、８２、８３、８４のコレクタ側線路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４が、それぞれ非周期的に変化していることが確認される。
この測定結果から、本実施例の発振回路８０が、実施例１の発振回路３０と略同様にして、発振周波数を非周期的に変動させていることを確認することができる。発振回路３０と発振回路８０の発振動作が類似することは、発振回路３０と発振回路８０が共に、偶数個の基本回路によってループ状回路を形成していることに由来している。
【００４０】
（実施例４） 図１４は、本実施例の発振回路９０の構成を示している。図１４から明らかなように、発振回路９０は、主に、第１の基本回路９１と、第２の基本回路９２と、第３の基本回路９３と、第４の基本回路９４と、第５の基本回路９５によって構成されている。発振回路９０では、基本回路９１、９２、９３、９４、９５によってループ状回路が形成されている。基本回路９１、９２、９３、９４、９５の個別の構成は、図１３とこれまでの説明から明らかであることから、ここでは説明を省略する。なお、発振回路９０では、コレクタ側線路やベース側線路がマイクロストリップ線路で構成されている。詳しくは、図３に示した構成のマイクロストリップ線路を採用している。また、各トランジスタ間に伸びている伝送線路の長さは、それぞれ略２０ｍｍである。
【００４１】
図１５は、発振回路９０が発振する高周波信号を観測したときのスペクトルを示している。図１５に示すように、発振回路９０では、所定の周波数毎に等間隔で並ぶ多数のスペクトルが観測される。本実施例の具体的な構成を採用する場合では、略６６ＭＨｚという低い周波数帯域から、１．５ＧＨｚを超える高周波帯域に亘って、略６６ＭＨｚの等間隔でならぶ離散スペクトルが観測される。これら多数の離散スペクトルは、それぞれ十分な強度をもっている。発振回路９０が、周波数の異なる多数の高周波信号を、それぞれ十分な強度で発振していることを確認することができる。この発振回路９０の発振の様子は、実施例２の発振回路４０の発振の様子と類似している。
【００４２】
発振回路９０において、第１基本回路８１のコレクタ側線路の電圧Ｖ１と、第２基本回路８２のコレクタ側線路の電圧Ｖ２を測定し、（電圧Ｖ１，電圧Ｖ２）をプロットすると、図１０に示すような図形が描かれる。同様に、基本回路９１、９２、９３、９４、９５のコレクタ側線路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５のうち、いずれの２つを選択して測定した場合でも、同様にある図形（図形の形状は異なる）が描かれる。このことから、基本回路９１、９２、９３、９４、９５のコレクタ側線路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５が、それぞれ異なる周波数で変動していることが確認される。
この測定結果から、本実施例の発振回路９０が、実施例２の発振回路４０と略同様にして、周波数の異なる複数の高周波信号を生成していることを確認することができる。発振回路４０と発振回路９０の発振動作が類似することは、発振回路４０と発振回路９０が共に、奇数個の基本回路によってループ状回路を形成していることに由来している。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】発振回路が備える基本回路の構成を示す図。
【図２】実施例１の発振回路の構成を示す図。
【図３】マイクロストリップ線路の断面構成を示す図。
【図４】実施例１の発振回路の発振スペクトルの分布を示す図。
【図５】実施例１の発振回路における（電圧Ｖ１，電圧Ｖ２）の変動の様子を示す図。
【図６】周波数変動率Δｉの挙動を示す図。
【図７】レーダ装置の構成を示す図。
【図８】実施例２の発振回路の構成を示す図。
【図９】実施例２の発振回路の発振スペクトルの分布を示す図。
【図１０】実施例２の発振回路における（電圧Ｖ１，電圧Ｖ２）の変動の様子を示す図。
【図１１】実施例２の発振回路の変形例を示す図。
【図１２】実施例３の発振回路の構成を示す図。
【図１３】実施例３の発振回路の発振スペクトルの分布を示す図。
【図１４】実施例４の発振回路の構成を示す図。
【図１５】実施例４の発振回路の発振スペクトルの分布を示す図。
【符号の説明】
【００４５】
３０・・実施例１の発振回路
４０・・実施例２の発振回路
８０・・実施例３の発振回路
９０・・実施例４の発振回路
１０、２０・・実施例１の発振回路が備える基本回路
５０、６０、７０・・実施例２の発振回路が備える基本回路
８１、８２、８３、８４・・実施例３の発振回路が備える基本回路
９１、９２、９３、９４、９５・・・・実施例４の発振回路が備える基本回路
１、１１、２１、５１、６１、７１・・トランジスタ
３、１３、２３、５３、６３、７３・・伝送線路
４、１４、２４、５４、６４、７４・・コレクタ側線路
５、１５、２５、５５、６５、７５・・コンデンサ
６、１６、２６、５６、６６、７６・・ベース側線路
７、１７、２７、５７、６７、７７・・電源入力回路
９、１９、２９、５９、６９、７９・・バイアス電圧入力回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エミッタが接地されている第１トランジスタと、
エミッタが接地されている第２トランジスタと、
一端が第１トランジスタのベースに接続されており、他端が第２トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第１伝送線路と、
一端が第２トランジスタのベースに接続されており、他端が第１トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第２伝送線路と、
を備える発振回路。
【請求項２】
前記第１伝送線路および／または前記第２伝送線路の少なくとも一部が、マイクロストリップ線路で形成されていることを特徴とする請求項１の発振回路。
【請求項３】
エミッタが接地されている第１トランジスタと、
エミッタが接地されている第２トランジスタと、
エミッタが接地されている第３トランジスタと、
一端が第１トランジスタのベースに接続されており、他端が第２トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第１伝送線路と、
一端が第２トランジスタのベースに接続されており、他端が第３トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第２伝送線路と、
一端が第３トランジスタのベースに接続されており、他端が第１トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第３伝送線路と、
を備える発振回路。
【請求項４】
前記第１伝送線路と前記第２伝送線路と第３伝送線路の少なくとも一つの伝送線路の少なくとも一部が、マイクロストリップ線路で形成されていることを特徴とする請求項３の発振回路。
【請求項５】
エミッタが接地されているトランジスタと、
一端がトランジスタのベースに接続されており、その一端と他端との間にコンデンサが介在している伝送線路と、
を備える基本回路を複数備えており、
一つの基本回路の伝送線路の他端が、他の一つの基本回路のトランジスタのコレクタに接続されているというルールに従って、基本回路群が順に接続されており、最後の基本回路の伝送線路の他端が、最初の基本回路のトランジスタのコレクタに接続されていることを特徴とする発振回路。
【請求項６】
偶数個の基本回路を備えていることを特徴とする請求項５の発振回路。
【請求項７】
奇数個の基本回路を備えていることを特徴とする請求項５の発振回路。
【請求項８】
前記基本回路群の少なくとも一つの基本回路の前記伝送線路の少なくとも一部が、マイクロストリップ線路で形成されていることを特徴とする請求項５から７のいずれかの発振回路。
【請求項１】
エミッタが接地されている第１トランジスタと、
エミッタが接地されている第２トランジスタと、
一端が第１トランジスタのベースに接続されており、他端が第２トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第１伝送線路と、
一端が第２トランジスタのベースに接続されており、他端が第１トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第２伝送線路と、
を備える発振回路。
【請求項２】
前記第１伝送線路および／または前記第２伝送線路の少なくとも一部が、マイクロストリップ線路で形成されていることを特徴とする請求項１の発振回路。
【請求項３】
エミッタが接地されている第１トランジスタと、
エミッタが接地されている第２トランジスタと、
エミッタが接地されている第３トランジスタと、
一端が第１トランジスタのベースに接続されており、他端が第２トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第１伝送線路と、
一端が第２トランジスタのベースに接続されており、他端が第３トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第２伝送線路と、
一端が第３トランジスタのベースに接続されており、他端が第１トランジスタのコレクタに接続されており、両端間にコンデンサが介在している第３伝送線路と、
を備える発振回路。
【請求項４】
前記第１伝送線路と前記第２伝送線路と第３伝送線路の少なくとも一つの伝送線路の少なくとも一部が、マイクロストリップ線路で形成されていることを特徴とする請求項３の発振回路。
【請求項５】
エミッタが接地されているトランジスタと、
一端がトランジスタのベースに接続されており、その一端と他端との間にコンデンサが介在している伝送線路と、
を備える基本回路を複数備えており、
一つの基本回路の伝送線路の他端が、他の一つの基本回路のトランジスタのコレクタに接続されているというルールに従って、基本回路群が順に接続されており、最後の基本回路の伝送線路の他端が、最初の基本回路のトランジスタのコレクタに接続されていることを特徴とする発振回路。
【請求項６】
偶数個の基本回路を備えていることを特徴とする請求項５の発振回路。
【請求項７】
奇数個の基本回路を備えていることを特徴とする請求項５の発振回路。
【請求項８】
前記基本回路群の少なくとも一つの基本回路の前記伝送線路の少なくとも一部が、マイクロストリップ線路で形成されていることを特徴とする請求項５から７のいずれかの発振回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−７４３９５（Ｐ２００６−７４３９５Ａ）
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２５４７０１（Ｐ２００４−２５４７０１）
【出願日】平成１６年９月１日（２００４．９．１）
【出願人】（０００１３７２９２）株式会社マキタ (1,210)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１日（２００４．９．１）
【出願人】（０００１３７２９２）株式会社マキタ (1,210)
【Ｆターム（参考）】
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