JP2002368537A - 高周波発振器およびそれを用いた通信装置 - Google Patents

高周波発振器およびそれを用いた通信装置

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JP2002368537A
JP2002368537A JP2001168641A JP2001168641A JP2002368537A JP 2002368537 A JP2002368537 A JP 2002368537A JP 2001168641 A JP2001168641 A JP 2001168641A JP 2001168641 A JP2001168641 A JP 2001168641A JP 2002368537 A JP2002368537 A JP 2002368537A
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semiconductor package
frequency oscillator
resistance element
transistor
frequency
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Shinji Goma
真治 郷間
Yo Funada
揚 舩田
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の小型化の図れ、かつ特性が調整可能な
高周波発振器および通信装置を提供することである。 【解決手段】 高周波発振器はトランジスタTR1およ
びTR2と、バイアス抵抗R1〜R4とを含み、トラン
ジスタTR1およびTR2とバイアス抵抗R1〜R3は
半導体パッケージ内に形成し、バイアス抵抗R4を含む
他の素子は半導体パッケージ外に形成する。そして、バ
イアス抵抗R4をレーザトリミングすることにより、高
周波発振器の特性調整を行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は共振回路および増
幅回路を含む高周波発振器に関し、特に携帯電話などの
小型化を要求される通信装置に使用する高周波発振器に
関する。
【0002】
【従来の技術】携帯電話などの通信装置においては、送
受信周波数チャンネルを所定値に定めるため、所定周波
数のローカル信号を発生する回路としてPLL(位相同
期ループ)回路が用いられる。一般にPLL回路は、内
部にVCO(電圧制御発振機)を有し、外部の基準信号
発振器からの信号と位相比較を行って、その結果からV
COを制御する。
【0003】従来、かかる通信装置に使用されるVCO
や基準信号発振器などの高周波発振器は小型化・高信頼
性化などのため、発振用および増幅用のトランジスタの
みを半導体パッケージ内に形成し、残りの受動素子をチ
ップ部品等で構成するか、または共振回路などの半導体
パッケージ化の困難な素子を外付けとし、残りの素子を
半導体パッケージ内に構成する方法が採られていた。
【0004】図4は前者の一例を示す回路図であり、図
5は後者の一例を示す回路図である。図において、TR
1は緩衝増幅用トランジスタ、TR2は発振用トランジ
スタ、Tは共振回路、Lは負荷インダクタンス、C1は
帰還コンデンサ、C2はTR1とTR2の結合用コンデ
ンサ、C3とC4は交流成分のバイパス用コンデンサ、
C5は負荷結合用コンデンサ、R1・R2・R3・R4
はバイアス抵抗である。ここで、トランジスタTR2と
帰還コンデンサC1と共振回路Tによりコレクタ接地の
コルピッツ発振器を構成し、トランジスタTR1と負荷
インダクタンスLは緩衝増幅器を構成する。TR2によ
る発振信号は、結合コンデンサC2を介してトランジス
タTR1で緩衝増幅され、負荷結合コンデンサC5を介
して出力される。ここで、前者の構成ではトランジスタ
TR1およびトランジスタTR2のみが半導体パッケー
ジP内に形成されているのに対し、後者の構成では共振
回路Tと負荷インダクタンスL以外の全ての素子が半導
体パッケージP内に形成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の高周波発振器では、以下のような問題があった。
前者の構成においては、発振器の特性は外付けのチップ
部品を選定・調整することにより所望の範囲に調整可能
であるが、チップ部品を多く使用するため小型化が充分
に達成されない。一方、後者の構成においては、小型化
は達成されるが、半導体パッケージ内に設けた抵抗やコ
ンデンサ等の素子にはバラツキがあるため、所望の発振
器の特性を得ることが困難となる場合があった。
【0006】特に、トランジスタのバイアス回路は、素
子のバラツキの影響を受けやすく、半導体パッケージ内
に一体形成したものだけで所望の特性をうることは困難
であった。
【0007】それゆえに、本願発明の主たる目的は、装
置の小型化が図れ、かつ特性調整が可能な高周波発振器
および通信装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願発明の高周波発振器
は、共振回路および増幅回路を含む高周波発振器におい
て、半導体パッケージ内に少なくとも1個以上のトラン
ジスタ素子と1個以上の抵抗素子を形成するとともに、
半導体パッケージ外に抵抗素子を形成し、半導体パッケ
ージ内の抵抗素子と半導体パッケージ外の抵抗素子とに
よって、増幅回路のバイアス回路を構成するようにした
ものである。
【0009】また、本願発明の高周波発振器は、半導体
パッケージ外の抵抗素子をレーザトリミングすることに
より増幅回路の特性調整を行うようにしたものでもよ
い。これにより、発振器を動作させながら特性調整で
き、容易かつ正確に所望の特性が得られる。また、必要
に応じ自動調整化も可能である。
【0010】また、本願発明の高周波発振器は、半導体
パッケージ外の抵抗素子を印刷抵抗としたものでもよ
い。これにより、スペースファクターが改善され、更に
小型化を図ることが可能となる。
【0011】また、本願発明の高周波発振器は、半導体
パッケージ外の抵抗素子を可変抵抗器としたものでもよ
い。これにより、組立後いつでも簡便に特性の調整が行
える。
【0012】また、本願発明の高周波発振器は、半導体
パッケージ内のトランジスタ素子は発振用トランジスタ
および発振用トランジスタに直列接続される緩衝増幅用
トランジスタを含み、半導体パッケージ内の抵抗素子は
発振用トランジスタのベースおよび接地間に接続される
抵抗素子と、発振用トランジスタのベースおよび緩衝増
幅用トランジスタのベース間接続される抵抗素子と、緩
衝増幅用トランジスタのベースおよびコレクタ間に接続
される抵抗素子とを含み、半導体パッケージ外の抵抗素
子は発振用トランジスタのエミッタおよび接地間に接続
される抵抗素子を含むものでもよい。これにより、汎用
性の高い高周波発振器を小型化するとともに特性調整を
可能とするので、応用製品の製造コストの低減や信頼性
の向上に寄与する。
【0013】本願発明の通信装置は、本願発明の高周波
発振器を用いた通信装置である。
【0014】この発明の上述の目的、その他の目的、特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は本願発明の一実施の形態に
かかる高周波発振器の回路図を示す。図において、トラ
ンジスタTR1およびTR2、コンデンサC1〜C5、
共振回路T、負荷インダクタンスL、バイアス抵抗R1
〜R4は、従来の高周波発振器と同等の働きをするもの
である。但し、本願発明ではトランジスタTR1および
TR2と、バイアス抵抗R1〜R4のうちR1〜R3の
みを半導体パッケージP内に形成し、その他の素子は半
導体パッケージP外にチップ部品で構成する。従って、
高周波発振器のバイアスの調整は外付け部品であるバイ
アス抵抗R4により行える。このバイアス抵抗R4に
は、レーザトリミングで抵抗値を可変できるチップ抵抗
を用いる。
【0016】以下、本願発明の一実施の形態にかかる高
周波発振器の特性調整例を示す。高周波発振器の特性は
下記のように設計されている。 消費電流 7.28mA 出力レベル −7.46dBm C/N(搬送波対雑音比)−118.6dBc/Hz 発振周波数 967MHz また、バイアス抵抗の抵抗値は下記のように設定されて
いる。 R1 91Ω R2 1.5KΩ R3 2.7KΩ R4 75Ω
【0017】ここで、バイアス抵抗R1〜R3は半導体
パッケージP内に形成されているため、抵抗値は約±2
0%のバラツキを持つ。従って、公差±1%のバイアス
抵抗R4を調整しないとすると、高周波発振器の特性の
バラツキは下記のように非常に大きい。 消費電流 出力レベル C/N 最小 4.66mA −12.46dBm −111.5dBc/Hz 最大 9.55mA −5.41dBm −117.8dBc/Hz バラツキ 4.89mA 7.05dBm 6.3dBc/Hz
【0018】そこで、このバラツキを低減するためバイ
アス抵抗R4を調整する。ここでは、消費電流をモニタ
ーしながらレーザトリミングを行った。その結果、合わ
せこみの目標値を7.3mAとして、±0.1mA以内
に合わせこむことができた。下記に、本実施の形態の高
周波発振器の特性のバラツキを示す。 消費電流 出力レベル C/N 最小 7.31mA −7.19dBm −117.8dBc/Hz 最大 7.27mA −8.35dBm −118.3dBc/Hz バラツキ 0.04mA 1.16dBm 0.5dBc/Hz 従来比 0.8% 16.5% 7.9%
【0019】高周波発振器の形状についても、従来と比
較して部品点数が3点削減され、20%の小型化が達成
されている。
【0020】また、外付けのバイアス抵抗をレーザトリ
ミングすることで特性調整するようにしたので、発振器
を動作させながら特性調整でき、容易かつ正確に所望の
特性が得られる。また、必要に応じ自動調整化も可能で
ある。
【0021】上記実施の形態ではレーザトリミングによ
り特性調整する場合について説明したが、本願発明はこ
れに限定されるものではなく、例えば特性に応じて適切
な抵抗値の部品を選定するようにしても同様の効果を奏
する。
【0022】また、上記実施の形態では外付けのバイア
ス抵抗としてチップ抵抗を用いたが、これに限定される
ものではなく、基板上に印刷により形成する印刷抵抗を
用いてもよい。これにより、スペースファクタが改善さ
れ、更に小型化を図ることが可能になる。
【0023】尚、上記の場合に特性調整は基板に形成さ
れた印刷抵抗をレーザトリミングすることにより行うこ
とができるが、これに限定されるものではなく、例えば
機械的にトリミングしたり、外付け抵抗を付加すること
によっても行えるものであることは言うまでもない。
【0024】また、外付けのバイアス抵抗としてチップ
抵抗や印刷抵抗ではなく、つまみ式の可変抵抗器を用い
てもよい。これにより、レーザトリマ等の特別の設備を
必要とせず、組立後いつでも簡便に特性の調整が行え
る。
【0025】尚、上記実施の形態ではバイアス抵抗R4
を外付けの抵抗としたが、これに限定されるものではな
く、他のバイアス抵抗を外付け抵抗としてもよい。
【0026】また、上記実施の形態では2個のトランジ
スタと3個の抵抗を半導体パッケージ内に形成した場合
について述べたが、これに限定されるものではなく、回
路形態や小型化の要求に応じてトランジスタと抵抗を少
なくとも各々1個以上を半導体パッケージ内に実装すれ
ば、同様の効果を奏する。
【0027】更に、トランジスタと抵抗以外のコンデン
サや誘導素子を半導体パッケージ内に形成してもよい。
これによってさらに小型・高密度実装化が可能になる。
【0028】また、高周波発振器の回路構成は本実施の
形態の回路に限定されるものではなく、他の回路構成の
高周波発振器についても、半導体パッケージ内に少なく
とも各々1個以上のトランジスタと抵抗を形成し、半導
体パッケージ内に設けた抵抗と半導体パッケージ外に設
けた抵抗によってトランジスタのバイアス回路を構成す
るものであれば、同様の効果を奏する。尚、トランジス
タ素子としては、狭義のトランジスタの他に、電界効果
トランジスタを含むことは言うまでもない。
【0029】図2は本願発明の一実施の形態にかかる通
信装置のブロック構成図である。これは、本願発明の高
周波発振器を携帯電話に使用したものである。図におい
て、アンテナから受信された信号は、デュプレクサDP
Xを介して増幅器AMPbで増幅された後、バンドパス
フィルタBPFbで必要帯域の信号のみが取り出され、
ミキサーMIXbでPLLシンセサイザ10からの信号
と混合される。混合された信号は中間周波フィルタIF
で中間周波帯域が取り出され、増幅器AMPcで増幅の
後、復調器で受信信号が復調されて、多重化制御回路に
送られる。
【0030】一方、多重化制御回路で生成された送信信
号は、変調器で変調され、ミキサーMIXaでPLLシ
ンセサイザ10からの信号と混合される。混合された信
号はバンドパスフィルタBPFaで高周波帯域の信号の
みが取り出され、増幅器AMPaで増幅されて、デュプ
レクサDPXを介してアンテナに送られる。
【0031】音声コーデックはマイクからの信号を符号
化し、多重化制御回路に送るとともに、多重化制御回路
からの復調信号を音声信号に変換して、スピーカに与え
る。CPUは多重化制御回路の制御を行うとともに、キ
ースイッチの状態を読み取り、ディスプレイに対し表示
信号を出力し、バイブレータに駆動信号を与える。
【0032】図3は上記通信装置のPLLシンセサイザ
10のブロック構成図である。図において、基準発振器
12は一定の基準周波数信号を発振し、分周器14はこ
れを指定された分周比で分周する。VCO22は電圧制
御発振器であり、ループフィルタ20からの制御信号に
応じた発振周波数で発振する。分周器24はそれを所定
の分周比で分周する。位相比較器16は分周器14と分
周器24からの信号の位相を比較し、位相差に応じた信
号を発生する。位相比較器16の出力はチャージポンプ
18で電圧信号または電流信号に変換され、ループフィ
ルタ18で不要な高周波成分が除去される。これによ
り、VCO22は基準発振器10の基準周波数信号を分
周器14で指定された分周比で分周した周波数に対し、
分周器24で指定した分周比で逓倍された周波数の信号
が得られる。
【0033】ここで使用される、基準発振器12やVC
O22は高周波発振器であり、通信装置の小型化に伴
い、小型化が要求されるとともに、組立後に特性調整が
必要となる場合が多い。そこで、これらの高周波発振器
を前述のように少なくとも1個以上のトランジスタ素子
と抵抗素子を半導体パッケージ内に形成し、半導体パッ
ケージ内の抵抗素子と半導体パッケージ外の抵抗素子に
よって増幅回路のバイアス回路を構成する。これによ
り、通信装置全体が小型化できるとともに、使用する高
周波発振器の特性の調整ができるため、製造容易で信頼
性の高い通信装置が得られる。
【0034】上記実施の形態では、本願発明の高周波発
振器をPLLシンセサイザの基準発振器やVCOに使用
したが、これに限定されるものではなく、それ以外の局
部発振器などに使用しても同様の効果を奏する。
【0035】尚、上記実施の形態では、高周波モジュー
ルを携帯電話に使用した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、携帯電話以外の通信装置に
ついても適用できるものであることは言うまでもない。
【0036】
【発明の効果】以上のように、本願発明の高周波発振器
は少なくとも1個以上のトランジスタ素子と少なくとも
1個以上の抵抗素子を半導体パッケージ内に形成し、半
導体パッケージ内の抵抗素子と半導体パッケージ外の抵
抗素子とによってトランジスタ素子のバイアス回路を構
成するようにしたので、装置が小型化でき、かつ特性の
調整が可能であるという効果がある。
【0037】また、本願発明の通信装置は高周波発振部
を少なくとも1個以上のトランジスタ素子と少なくとも
1個以上の抵抗素子を半導体パッケージ内に形成し、半
導体パッケージ内の抵抗素子と半導体パッケージ外の抵
抗素子によってトランジスタ素子のバイアス回路を構成
するようにしたので、装置が小型化されるばかりでな
く、組立後の特性調整が可能となるため、製造容易で信
頼性の高い通信装置が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の一実施の形態にかかる高周波発振器
の回路図である。
【図2】本願発明の一実施の形態にかかる通信装置のブ
ロック構成図である。
【図3】本願発明の一実施の形態にかかる通信装置のP
LLシンセサイザ部分のブロック構成図である。
【図4】従来の高周波発振器の一例を示す回路図であ
る。
【図5】従来の高周波発振器の他の例を示す回路図であ
る。
【符号の説明】
TR1 緩衝増幅用トランジスタ TR2 発振用トランジスタ R1、R2、R3、R4 バイアス抵抗 T 共振回路 L 負荷インダクタンス P 半導体パッケージ 10 PLLシンセサイザ 12 基準発振器 22 VCO
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J081 AA03 BB01 CC23 CC42 GG05 JJ12 LL03 LL04 MM01 5J106 AA04 BB01 CC01 CC24 CC41 CC52 DD32 JJ01 KK38

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 共振回路および増幅回路を含む高周波発
    振器において、 半導体パッケージ内に少なくとも1個以上のトランジス
    タ素子と1個以上の抵抗素子を形成するとともに、半導
    体パッケージ外に抵抗素子を形成し、前記半導体パッケ
    ージ内の抵抗素子と前記半導体パッケージ外の抵抗素子
    とによって、前記増幅回路のバイアス回路を構成するよ
    うにしたことを特徴とする、高周波発振器。
  2. 【請求項2】 前記半導体パッケージ外の抵抗素子をレ
    ーザトリミングすることにより前記増幅回路の特性調整
    を行うようにした、請求項1に記載の高周波発振器。
  3. 【請求項3】 前記半導体パッケージ外の抵抗素子を印
    刷抵抗とした、請求項1または請求項2に記載の高周波
    発振器。
  4. 【請求項4】 前記半導体パッケージ外の抵抗素子を可
    変抵抗器とした、請求項1に記載の高周波発振器。
  5. 【請求項5】 前記半導体パッケージ内のトランジスタ
    素子は、発振用トランジスタおよび前記発振用トランジ
    スタに直列接続される緩衝増幅用トランジスタを含み、 前記半導体パッケージ内の抵抗素子は、前記発振用トラ
    ンジスタのベースおよび接地間に接続される抵抗素子
    と、前記発振用トランジスタのベースおよび前記緩衝増
    幅用トランジスタのベース間接続される抵抗素子と、前
    記緩衝増幅用トランジスタのベースおよびコレクタ間に
    接続される抵抗素子とを含み、 前記半導体パッケージ外の抵抗素子は、前記発振用トラ
    ンジスタのエミッタおよび接地間に接続される抵抗素子
    を含む、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の高
    周波発振器。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし請求項5のいずれかに記
    載の高周波回路を用いた通信装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010081054A (ja) * 2008-09-24 2010-04-08 Sony Corp 受信装置
JP2012039641A (ja) * 2011-09-26 2012-02-23 Fujitsu Ltd アナログ回路

Cited By (2)

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