JP2001024433A - 発振器および電圧制御発振器 - Google Patents

発振器および電圧制御発振器

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JP2001024433A
JP2001024433A JP19276599A JP19276599A JP2001024433A JP 2001024433 A JP2001024433 A JP 2001024433A JP 19276599 A JP19276599 A JP 19276599A JP 19276599 A JP19276599 A JP 19276599A JP 2001024433 A JP2001024433 A JP 2001024433A
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JP
Japan
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circuit
capacitor
oscillator
feedback circuit
oscillation
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JP19276599A
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Nobuo Fuse
伸夫 布施
Koji Hashimoto
興二 橋本
Hiroshi Higashiya
比呂志 東谷
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発振器および電圧制御発振器のC/Nを向上
することを目的とするものである。 【解決手段】 増幅回路2と帰還回路11から構成され
る発振器であって、前記帰還回路11を容量成分のみで
構成されるπ形回路で構成することにより、2GHz以
上の周波数で発振させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はUHF帯あるいはS
HF帯で用いられる発振器および電圧制御発振器に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来の技術について図を用いて説明す
る。
【0003】図4は従来例の電圧制御発振器の回路図で
ある。帰還回路1と増幅回路2の並列接続により構成さ
れる。帰還回路1の構成は誘導性回路3及びコンデンサ
4,5によるπ形回路である。誘導性回路3は共振器3
1を含み、発振器としてはコルピッツ発振回路であるこ
とが分かる。増幅回路2はコレクタ接地増幅回路であ
る。
【0004】従来例の電圧制御発振器の動作を説明す
る。発振器は位相条件と振幅条件の両方を満たす周波数
で発振する。位相条件について考えると、帰還回路1の
必要条件はコンデンサ4とコンデンサ5のリアクタンス
の符号が同じで、誘導性回路3と異符号であることであ
る。従って例えばコンデンサ4,5の代わりにインダク
タを用い、誘導性回路3の代わりにコンデンサを用いて
も発振可能である。このような構成の発振器をハートレ
ー発振器という。
【0005】従来例の電圧制御発振器はコルピッツ発振
器であるので、誘導性回路3のリアクタンスの符号は正
である必要がある。このため誘導性回路3は共振器31
を含んだ構成となっている。発振周波数が共振器31の
共振周波数より低い場合に共振器31のリアクタンスの
符号が正になることを利用するのである。周波数を電圧
制御する場合、制御端子34への印加電圧によりバラク
タダイオード32の容量を変化させ、誘導性回路3のリ
アクタンスを変化させる。
【0006】またインダクタ33はバラクタダイオード
へのバイアス用であり、発振周波数において他素子と比
べて十分高いインピーダンスであるので、高周波電力の
損失は少ない。発振周波数帯を微調整するには、誘導性
回路3のリアクタンスを微調整する。移動体通信用の電
圧制御発振器の場合、共振器31としてストリップ線路
共振器を用いる場合が多いので、線路に設けたトリミン
グパターンを調整することにより、微調整することが出
来る。
【0007】発振器の特性を示すパラメータとして信号
対雑音比(以下C/Nと呼ぶ)がある。発振信号の電力
と発振スペクトラム上下の雑音電力の比を示すパラメー
タである。移動体通信用のUHF、SHF帯無線機器で
は、発振器のC/Nの大小は送信IMや隣接チャンネル
選択度に影響を及ぼす。C/N向上のためには帰還回路
1が低損失であることが極めて重要である。
【0008】このため移動体通信用のUHF、SHF帯
電圧制御発振器では、所望のC/Nを確保するために誘
導性回路3内部の誘導性を示す部品として、インダクタ
の代わりに同軸共振器やストリップ線路共振器を使用す
ることが多い。特に用途が端末用である場合、小型軽量
であることが望ましいので、ストリップ線路共振器を基
板に設けて使用する場合がほとんどである。ただし、イ
ンダクタ33は前述のように高インピーダンスであり、
高周波電力は阻止されるので損失は少ない。従って必ず
しも共振器である必要はない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術にて述べた
ように、端末用の電圧制御発振器で使用する共振器はス
トリップ線路共振器であることが多い。しかしストリッ
プ線路共振器は導体損が大きい。一般にストリップ線路
共振器やインダクタはコンデンサと比べて導体損が大き
いので、C/N劣化の要因となる。特に発振周波数が高
い場合、線路部分の損失が表皮効果により増大するので
大きな問題である。同軸共振器の損失は小さいがサイズ
が大きいので端末用としては適合しない。
【0010】本発明の発振器および電圧制御発振器は、
帰還回路の損失を削減しC/Nの大きな電圧制御発振器
を得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明は増幅回路と帰還回路から構成される発振器
であって、前記帰還回路に共振器を使用せずにコンデン
サと前記コンデンサを配線する線路のみで構成すること
により、2GHz以上の周波数で発振させることを特徴
とする発振器であり、この構成によりUHFまたはSH
F帯においてC/Nを改善することが出来る。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、増幅回路と帰還回路から構成される発振器であっ
て、前記帰還回路をコンデンサと前記コンデンサを配線
する線路のみで構成することにより、2GHz以上の周
波数で発振させることを特徴とする発振器であって、イ
ンダクタやストリップ線路共振器を用いないので帰還回
路の損失が低減されるという作用を有する。
【0013】本発明の請求項2に記載の発明は、帰還回
路をコンデンサと前記コンデンサを配線する線路のみで
構成されるπ形回路としたことを特徴とする請求項1記
載の発振器であって、インダクタやストリップ線路共振
器を用いないので帰還回路の損失が低減され、かつ発振
条件を満たしやすいという作用を有する。
【0014】本発明の請求項3に記載の発明は、増幅回
路をシリコンバイポーラトランジスタで構成したことを
特徴とする請求項1記載の発振器であって、インダクタ
やストリップ線路共振器を用いないので帰還回路の損失
が低減され、かつ発振条件を満たしやすいという作用を
有する。
【0015】本発明の請求項4に記載の発明は、増幅回
路をコレクタ接地されたバイポーラトランジスタで構成
したことを特徴とする請求項1記載の発振器であって、
インダクタやストリップ線路共振器を用いないので帰還
回路の損失が低減され、かつ発振条件を満たしやすいと
いう作用を有する。
【0016】本発明の請求項5に記載の発明は、増幅回
路をベース接地されたバイポーラトランジスタで構成し
たことを特徴とする請求項1記載の発振器であって、イ
ンダクタやストリップ線路共振器を用いないので帰還回
路の損失が低減され、かつ発振条件を満たしやすいとい
う作用を有する。
【0017】本発明の請求項6に記載の発明は、帰還回
路を構成するコンデンサのうち、一端を接地した前記コ
ンデンサの少なくとも1つに平行平板コンデンサを用
い、前記平行平板コンデンサを構成する他端の平板に設
けられたパターンの面積を調整することにより、発振周
波数のトリミングを可能にしたことを特徴とする請求項
1記載の発振器であって、インダクタやストリップ線路
共振器を用いないので帰還回路の損失が低減され、かつ
前記平行平板コンデンサの容量の微調整が可能であると
いう作用を有する。
【0018】本発明の請求項7に記載の発明は、帰還回
路を構成する少なくとも1つのコンデンサに間隙のある
ストリップ線路を用い、前記隙間の大きさを調整するこ
とにより発振周波数のトリミングを可能にしたことを特
徴とする請求項1記載の発振器であって、インダクタや
ストリップ線路共振器を用いないので帰還回路の損失が
低減され、かつ隙間の大きさを微調整することにより、
隙間部分の容量が微調整されるという作用を有する。
【0019】本発明の請求項8に記載の発明は、請求項
1記載の発振器の帰還回路を構成するコンデンサの少な
くとも1つをバラクタダイオードと前記バラクタダイオ
ードのバイアス回路で構成したことを特徴とする電圧制
御発振器であって、インダクタやストリップ線路共振器
を用いないので帰還回路の損失が低減され、かつ発振周
波数が電圧制御されるという作用を有する。
【0020】(実施の形態1)図1に本発明の電圧制御
発振器の第1の実施の形態を示す。増幅回路2と帰還回
路11の並列接続により構成される。増幅回路2ではコ
レクタ接地されたシリコンバイポーラトランジスタを用
い、ベースが入力、エミッタが出力である。抵抗6はベ
ースバイアス抵抗、抵抗7はエミッタバイアス抵抗であ
る。帰還回路11はπ形回路であり、コンデンサ5と平
行平板コンデンサ10とバラクタ回路8により構成され
る。平行平板コンデンサ10は回路基板のパターンと接
地面を電極として構成される。バラクタ回路8はバラク
タダイオード82とコンデンサ81の直列接続により高
周波的に動作する回路が構成され、バラクタダイオード
82のバイアス用としてインダクタ83、制御端子8
4、バイパスコンデンサ85を用いている。帰還回路1
1は高周波では等価的に容量成分のみで構成される。
【0021】本発明の電圧制御発振器の第1の実施の形
態の動作について、図2を用いて説明する。図2は、図
1の電気的構造を変えずに部品の配置変更のみ行った回
路図である。電気的構造は図1と同一である。本発明の
電圧制御発振器の第1の実施の形態が、ある周波数にて
発振条件を満たすことを図2を用いて説明する。点Aか
らバラクタ回路8側を見たインピーダンスと、増幅回路
2側を見たインピーダンスに着目した発振条件は式(1
−1)、(1−2)のように表される。 −Re(Zv)>Re(Za) (1−1) Im(Zv)+Im(Za)=0 (1−2) ただしZv:点Aからバラクタ回路8側を見たインピー
ダンス Za:点Aから増幅回路2側を見たインピーダンス Zvはバラクタ回路側を見たインピーダンスであるので
容量性を示す。従って式(1−2)からZaは誘導性を
示す必要がある。一例として、平行平板コンデンサ10
とコンデンサ4の合成容量を0.5pF、コンデンサ5
を3pF、トランジスタに2SC5086を用い、コレ
クタ、エミッタ間電圧を1.2V、コレクタ電流を5m
Aとして小信号シミュレーションを行ったところ、周波
数2.3GHzにてZa=−16+j6.8Ωの結果が
得られている。従ってバラクタ回路側を見たインピーダ
ンスが、周波数2.3GHzにてRe(Zv)<16
Ω、Im(Zv)=−6.8Ω即ち10pFであるなら
ば発振条件を満たし発振する。
【0022】発振周波数帯の微調整は平行平板コンデン
サ10の電極パターン面積をトリミングすることにより
行う。発振周波数の電圧制御は制御端子84への印加電
圧にて行う。トランジスタ9にはバイポーラトランジス
タをコレクタ接地で使用する。
【0023】帰還回路11にはインダクタや共振器を用
いないので損失が少ないため、C/Nの大きい発振を得
られ、また同軸共振器を用いないので小型な発振器およ
び電圧制御発振器を得られる。
【0024】(実施の形態2)図3に本発明の電圧制御
発振器の第2の実施の形態を示す。トランジスタ9がベ
ース接地となり、平行平板コンデンサ10が隙間のある
ストリップ線路12に置き換わる以外は、実施の形態1
と同一構成であるので番号のみ付けて構成の詳細な説明
は省略する。隙間のあるストリップ線路12とは、線路
導体の途中に切れ目即ち隙間がある線路で、隙間の両端
に容量を持たせるものである。
【0025】トランジスタ9がベース接地の場合でも発
振可能である。ベース接地の入出力は低周波では同位相
なので、帰還回路は大容量コンデンサと抵抗の直列接続
で発振可能である。高周波では入出力の位相差は0では
ないが、必ずしもインダクタを使用する必要はない。一
例として、隙間のあるストリップ線路12とコンデンサ
4の合成容量を4pF、コンデンサ5を0.5pF、ト
ランジスタに2SC5086を用い、コレクタ、エミッ
タ間電圧を1.2V、コレクタ電流を5mAとして小信
号シミュレーションを行ったところ、周波数2.3GH
zにてZa=−38+j31Ωの結果が得られている。
従ってバラクタ回路側を見たインピーダンスZvが、周
波数2.3GHzにてRe(Zv)<38Ω、Im(Z
v)=−31Ω即ち2.2pFであるならば発振条件を
満たし発振する。しかも容量を2.2pFと小さな値を
用いることが出来る。コンデンサの容量として大きな値
が必要な場合、コンデンサの自己共振周波数が低下し使
用周波数帯にてインダクタとして働く可能性がある。従
ってトランジスタ9はベース接地の方が発振させ易いと
言える。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、C/Nが大きく、かつ
小型な発振器あるいは電圧制御発振器を得ることが出来
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態における電圧制御発
振器の回路図
【図2】図1の電気的構造を変えずに部品の配置変更を
行った回路図
【図3】本発明の第2の実施の形態における電圧制御発
振器の回路図
【図4】従来例の電圧制御発振器の回路図
【符号の説明】
1 帰還回路 2 増幅回路 3 誘導性回路 4,5 コンデンサ 6 ベースバイアス抵抗 7 エミッタバイアス抵抗 8 バラクタ回路 9 トランジスタ 10 平行平板コンデンサ 31 共振器 32 バラクタダイオード 33 インダクタ 34 制御端子 81 コンデンサ 82 バラクタダイオード 83 インダクタ 84 制御端子 85 バイパスコンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東谷 比呂志 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5J081 AA03 BB07 CC30 DD03 EE03 GG01 JJ14 JJ15 JJ23 KK02 KK09 KK13 KK22 LL01

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 増幅回路と帰還回路から構成される発振
    器であって、前記帰還回路に共振器を使用せずコンデン
    サと前記コンデンサを配線する線路のみで構成すること
    により、2GHz以上の周波数で発振させることを特徴
    とする発振器。
  2. 【請求項2】 帰還回路をコンデンサと前記コンデンサ
    を配線する線路のみで構成されるπ形回路としたことを
    特徴とする請求項1記載の発振器。
  3. 【請求項3】 増幅回路をシリコンバイポーラトランジ
    スタで構成したことを特徴とする請求項1記載の発振
    器。
  4. 【請求項4】 増幅回路をコレクタ接地されたバイポー
    ラトランジスタで構成したことを特徴とする請求項1記
    載の発振器。
  5. 【請求項5】 増幅回路をベース接地されたバイポーラ
    トランジスタで構成したことを特徴とする請求項1記載
    の発振器。
  6. 【請求項6】 帰還回路を構成するコンデンサのうち、
    一端を接地した前記コンデンサの少なくとも1つに平行
    平板コンデンサを用い、前記平行平板コンデンサを構成
    する他端の平板に設けられたパターンの面積を調整する
    ことにより、発振周波数のトリミングを可能にしたこと
    を特徴とする請求項1記載の発振器。
  7. 【請求項7】 帰還回路を構成する少なくとも1つのコ
    ンデンサに間隙のあるストリップ線路を用い、前記隙間
    の大きさを調整することにより発振周波数のトリミング
    を可能にしたことを特徴とする請求項1記載の発振器。
  8. 【請求項8】 請求項1記載の発振器の帰還回路を構成
    するコンデンサの少なくとも1つをバラクタダイオード
    と前記バラクタダイオードのバイアス回路で構成したこ
    とを特徴とする電圧制御発振器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7002424B2 (en) 2002-05-13 2006-02-21 Fujitsu Media Devices Limited Oscillator having voltage dividing circuit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7002424B2 (en) 2002-05-13 2006-02-21 Fujitsu Media Devices Limited Oscillator having voltage dividing circuit
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