JP2002246844A - 高周波数の水晶発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 構成が簡単で、形状も小型で軽量化するこ
とができ、しかも無調整で高い発振出力を得る。 ［構成］ コレクタにＬＣ同調回路を接続したコルピ
ッツ型の水晶発振回路と、この水晶発振回路の高調波を
選択する通過特性を有する弾性表面波フィルタと、この
弾性表面波フィルタの出力を増幅する増幅器と、を具備
する高周波数の水晶発振器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高い周波数の発振
出力を得ることができる高周波数の水晶発振器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近時、種々の電子機器で５００ＭＨZを
超える周波数で安定な信号を必要とするものがある。従
来、このようなものでは、たとえば発振段をオーバトー
ンで動作させて１００ＭＨZ程度の発振出力を得、この
後に２段ないし３段の逓倍回路を設けて目的周波数の信
号を得るようにしていた。

【０００３】しかしながら逓倍回路では目的周波数に同
調したＬＣ同調回路を必要とし、Ｌ（インダクタンス）
またはＣ（キャパシタンス）の一方を可変する構造と
し、目的周波数に同調させる調整作業を必要とし、これ
を２段ないし３段、必要とするために構成も大がかりに
なり形状も大型で調整も面倒な問題があった。

【０００４】また、逓倍数を少なくするために発振段を
高次のオーバトーンで動作させると、水晶振動子の負荷
容量を可変した場合の周波数変化幅が著しく狭くなり、
要求される周波数の可変幅を満たせない可能性もある。

【０００５】ところで、たとえば厚み滑り水晶振動子の
共振周波数は水晶片の厚みに反比例するので共振周波数
が２倍の水晶片では厚みは概略半分になる。そして基本
波の発振回路では、水晶片の厚みを誇張した図２の断面
図に示すように振動偏位Ｈは、表裏板面Ｂで最大偏位と
なり、方向は互いに逆向きになる。

【０００６】これに対して、たとえば３次のオーバトー
ンの振動偏位Ｈは、図３に示す断面図のように水晶片の
板面Ｂに平行で厚み方向に３分割したそれぞれの平面ｂ
において、それぞれ最大偏位を生じ、かつ振動に関与す
る実質的な厚みは１／３に薄くなるために共振周波数は
基本波の３倍の周波数になる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、全体の構成が簡単で、形状も小
型で軽量化することができ、しかも無調整で高い発振出
力を得ることができる高周波数の水晶発振器を提供する
ことを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１は、コ
レクタにＬＣ同調回路を接続したコルピッツ型の水晶発
振回路と、この水晶発振回路の高調波を選択する通過特
性を有する弾性表面波フィルタと、この弾性表面波フィ
ルタの出力を増幅する増幅器と、を具備することを特徴
とする高周波数の水晶発振器であり、請求項２は特許請
求の範囲第１項に記載のものにおいて、ＬＣ同調回路は
水晶の基本波周波数に同調したことを特徴とし、請求項
３は特許請求の範囲第１項に記載のものにおいて、弾性
表面波フィルタは水晶の第４高調波を選択することを特
徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
に示す回路図を参照して詳細に説明する。図中１は、コ
ルピッツ型の水晶発振回路で、トランジスタ２のベース
を、たとえば厚み滑り水晶振動子３及び電圧容量可変素
子４を介して接地電位に接続している。水晶振動子の基
本波周波数は、たとえば１５０ＭＨZ程度の周波数であ
る。

【００１０】水晶振動子３と電圧容量可変素子４の接続
点には、抵抗Ｒ１を介して制御電圧ＶCを与え、電圧容
量可変素子の静電容量を可変することにより水晶振動子
３の負荷容量を変化させて発振周波数を微細に調整する
ことができるようにしている。

【００１１】電源ＶCCとベースの間、ベースと接地電位
との間にはそれぞれバイアス抵抗Ｒ２、Ｒ３を介挿して
いる。そしてベースとエミッタ、エミッタと接地電位と
の間にそれぞれコンデンサＣ１、Ｃ２を介挿し、エミッ
タと接地電位との間に抵抗Ｒ５を介挿している。

【００１２】なお水晶振動子３のインダクタンス分に対
して、上記コンデンサＣ１、Ｃ２に適当な値のもの、具
体的にはオーバトーンの場合よりも大きな値の素子を用
いることによって水晶振動子３を基本波で動作させるこ
とができる。

【００１３】そして電源ＶCCを所定のインダクタンスの
コイルＬ１を介してコレクタに接続し、コレクタを第
１、第２のコンデンサＣ３、Ｃ４を直列に介して接地電
位に接続する。そして第１、第２のコンデンサＣ３、Ｃ
４の直列接続点を第３のコンデンサＣ５を介して表面波
フィルタ５の入力に接続している。

【００１４】なお第１、第２のコンデンサＣ３、Ｃ４の
直列合成容量とコイルＬ１とでＬＣ同調回路を構成し、
水晶振動子３の所望の次数の高調波周波数に同調させる
とともに、コンデンサＣ３、Ｃ４の容量比に応じてその
直列接続点から出力する信号のインピーダンスを次段の
表面波フィルタ５の入力インピーダンスに整合するよう
にＣタップを構成している。この同調回路の同調周波数
は、第４高調波である６００ＭＨZ台としている。

【００１５】そして表面波フィルタ５は、たとえば発振
回路１の４倍の高調波の約６００ＭＨZ台の周波数を通
過させるフィルタ特性としている。そして、フィルタ５
を通過した信号をモノリシック広帯域増幅器６で増幅
し、コンデンサＣ６を介して出力するようにしている。
なお広帯域増幅器６の電源端子を電源ＶCCに接続し、接
地端子を接地電位に接続している。そして電源ＶCCをパ
スコンＣ７を介して接地電位に接続している。

【００１６】このような構成であれば、コルピッツ型の
水晶発振回路１と、この発振出力から目的の高調波を選
択的に取り出すとともに、この高調波数波数に対応した
特性の表面波フィルタ５、及び表面波フィルタ５の出力
を増幅する増幅器６によって５００ＭＨZを超える安定
な信号を得ることができる。

【００１７】さらに、オーバトーンの出力同調回路や逓
倍増幅器の出力同調回路では同調周波数に応じてトラン
ジスタの動作状態が変化するために微細な調整を行う必
要がある。これに対して上記ＬＣ同調回路は発振段の動
作に影響しないので、たとえば、同調周波数が６００Ｍ
ＨZ程度であれば適正な回路定数を選択することにより
無調整で構成することができる。

【００１８】そして表面波フィルタのような、高性能の
フィルタでは、所望のフィルタ特性を得るために入出力
のインピーダンスを確実に整合させることが必要にな
る。しかして、上記実施例ではＣタップで整合させるよ
うにしているので、たとえば５０Ω程度の低インピーダ
ンスにも確実に整合させることができ各別の調整も要し
ない。

【００１９】さらに発振段は基本波周波数で動作させて
いるので充分な周波数の可変幅を得ることができ、ほと
んど、無調整で動作し、組立が容易で大量生産に適し、
形状も小型でコストも低減することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
無調整で組み立てることができ、小型、軽量かつ安価で
性能も安定な高周波数の水晶発振器を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の回路図である。

【図２】厚み滑り水晶振動子の基本波の振動偏位を説明
する断面図である。

【図３】厚み滑り水晶振動子の３倍波の振動偏位を説明
する断面図である。

【符号の説明】

１ ・・ コルピッツ型の水晶発振回路 ３ ・・ 水晶振動子 ５ ・・ 表面波フィルタ ６ ・・ 増幅器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水晶振動子の基本波周波数で発振しコレク
   タに水晶振動子の高調波周波数に同調したＣタップを有
   するＬＣ同調回路を設けたコルピッツ型の水晶発振回路
   と、 この水晶発振回路のＬＣ同調回路のＣタップから入力イ
   ンピーダンスに整合した発振出力を与えられ上記高調波
   周波数の信号を選択的に通過させる特性を有する弾性表
   面波フィルタと、 この弾性表面波フィルタの出力を増幅する増幅器と、 を具備することを特徴とする高周波数の水晶発振器。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載のものにおい
   て、弾性表面波フィルタは水晶の第４高調波を選択する
   ことを特徴とする高周波数の水晶発振器。