JP2010536211A - 表面波共振回路用作動回路及びそれを用いた発振回路 - Google Patents

Abstract

【課題】約百ナノ秒のオーダーで、瞬時に発振を起動することができる表面波共振回路用作動回路と、その表面波共振回路用作動回路を用いた発振回路を提供する。
【解決手段】表面波共振回路（Ｘ１）の作動回路は、静電キャパシタ（Ｃｏ）と、表面波共振回路（Ｘ１）に電圧（Ｖｘ）を加える作動回路とを備えている。作動回路は、前記電圧（Ｖｘ）が加わえられた前記共振回路（Ｘ１）の作動期間の初期に、既定の周波数（Ｆｏ）において、前記静電キャパシタ（Ｃｏ）と協働して共振する反動手段（Ｌ３）と、前記既定の周波数（Ｆｏ）での発振を決定する受動手段（Ｒ３）とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、表面波共振回路用作動回路と、それを用いた発振回路に関する。

周波数発振回路は、水晶や圧電素子の共振回路により安定化されていることが知られている。弾性表面波（ＳＡＷ）を用いた発振回路は、現状では無線周波数帯での信号及びデータ伝送システムに用いられているのに対して、前記の共振回路は、主にＩＳＭ（産業、科学、医療用）周波数帯やＳＲＤ_s（短距離無線機器）として用いられている。

ＳＡＷ共振回路を用いた発振回路には、発振起動時において約２０又は３０マイクロ秒のオーダーの初期遅れがみられる。

このような技術の現状を鑑みて、本発明の目的は、約百ナノ秒のオーダーで、瞬時に発振を起動することができる表面波共振回路用作動回路と、その表面波共振回路用作動回路を用いた発振回路を提供することにある。

上記の目的は、静電キャパシタを有する表面波共振回路と、その共振回路に電圧を供給する作動回路とからなる表面波共振回路用作動回路であって、前記電圧が加わえられた前記共振回路の作動期間の初期に、既定の周波数において、前記静電キャパシタと協働して共振する反動手段と、前記既定の周波数での発振を決定する受動手段とを備えることを特徴とする表面波共振回路用作動回路により達成される。

本発明の表面波共振回路用作動回路によれば、上記のように構成したので、約百ナノ秒のオーダーで、瞬時に発振を起動することができる表面波共振回路用作動回路と、その表面波共振回路用作動回路を用いた発振回路を提供することができる。

従来のコルピッツ発振回路の回路図である。 ＳＡＷ共振回路とその等価回路である。 本発明の作動回路を用いた発振回路である。 起動段階における図３の発振回路である。 作動段階における図３の発振回路である。

本発明の構成及び有利な点は、以下に示す実施形態の詳細な説明により明らかになるが、図面に示した例により制限されるものではない。

図１は、従来のコルピッツ発振回路の回路図を示す。

この発振回路は、抵抗Ｒ１を通じて分極電圧Ｖｂと、接地ＧＮＤとの間に配置されたキャパシタＣ３との両方に接続するベース端子を有するバイポーラトランジスタＱ１を備えている。更に、トランジスタＱ１は、並列に接続された抵抗Ｒ２及びキャパシタＣ２を通じて接地ＧＮＤに連結するエミッタ端子と、インダクタＬ１を通じて供給電圧Ｖcc に連結するコレクタ端子を備えている。また、供給電圧Ｖcc と接地ＧＮＤとの間にはキャパシタＣ４が設けられ、もう１個のキャパシタＣ１がエミッタ端子とコレクタ端子との間に設けられている。

図２は、ＳＡＷ共振回路Ｘ１と、直列に接続されたキャパシタＣｍ、インダクタＬｍ及び抵抗Ｒｍ（可変キャパシタ、インダクタ及び抵抗）と並列なキャパシタＣｏからなる等価回路とを示す。この等価回路は、ＳＡＷ共振回路の機能に関して、電気的に等価である。

図３は、本発明の作動回路を用いた発振回路を示す。

この発振回路は、図１に示すコルピッツ回路を例とする作動回路を備えており、そのコルピッツ回路は、トランジスタＱ１のコレクタ端子が、並列に接続された抵抗Ｒ３及びインダクタＬ３を通じて、ＳＡＷ共振回路Ｘ１と連結している。このような回路図におけるコルピッツ回路は、表面波共振回路Ｘ１の作動回路となる。共振回路Ｘ１は静電キャパシタＣｏを備えており、また前記の作動回路は、その共振回路Ｘ１に電圧Ｖｘを加えるようになっている。作動回路は、反動手段であるインダクタＬ３を備えており、電圧Ｖｘが加わった共振回路Ｘ１の作動期間の初期に、既定の周波数Ｆｏにおいて、共振回路Ｘ１の静電キャパシタＣｏと協働して共振する。また、作動回路は、作動中における既定の周波数Ｆｏでの発振を決定及び維持するように、受動手段である抵抗Ｒ３を備えている。

図４は、起動段階における図３の発振回路を示しており、より明確にするために、抵抗Ｒ３及びインダクタＬ３からなる並列回路の代わりに、抵抗Ｒ３eq 及びＬ３eq からなる直列回路を表示している。この起動段階は、共振回路Ｘ１に電圧Ｖｘを加えるためにトランジスタＱ１のベース端子に分極電圧Ｖｂを加えた直後に発生し、そのような状態では、等価回路における共振回路Ｘ１としては休止し、静電キャパシタＣｏのみが機能している。インダクタＬ３eq の値は、周波数ＦｏにおいてキャパシタＣｏのリアクタンスと相互に打ち消し合うように決定される。抵抗Ｒ３eq の存在により、周波数Ｆｏに近い周波数で発振が開始される。

図５は、作動段階における図３の発振回路を示す。約５０ナノ秒の短い期間（Ｔｏ）の後に、ＳＡＷ共振回路Ｘ１は、機械的に不活発な状態を克服すべく、図５に示すように変形された回路で発振を開始する。インダクタＬ３の値は、共振回路Ｘ１の全リアクタンスＬｍの値に比べれば実質的に無視できる。共振回路Ｘ１の等価回路は、共振周波数Ｆｏにおいて非常に高いインピーダンスを示し、抵抗Ｒ３により共振回路Ｘ１は、その周波数Ｆｏと等しい並行共振周波数で発振させられる。

キャパシタＣ２にインダクタＬ２を直列に接続して追加することが望ましい。これにより、電圧Ｖｂをゼロから通常値まで変化させるに従って、発振周波数の幅を狭くすることができる。

作動回路において、インダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３の値を数ナノヘンリーから数百ナノヘンリーの間で変化させ、キャパシタＣ１、Ｃ２の値を１〜１０のオーダーのピコファラッド単位で変化させ、抵抗Ｒ３の値を１００のオーダーのオーム単位で変化させることにより、ＳＡＷ共振回路を、１００のオーダーのナノ秒で瞬時に発振が起動できるようにすることができる。

作動回路の実施例では、周波数Ｆｏ＝４３４Ｍｈｚにおいて、Ｌ１＝１８ｎＨ、Ｌ２＝３．３ｎＨ、Ｌ３＝８２ｎＨ、Ｃ１＝８ｐＦ、Ｃ２＝１８ｐＦ、Ｒ３＝４７０Ｏｈｍｓとした。もう１つの実施例では、周波数Ｆｏ＝３１５Ｍｈｚにおいて、Ｌ１＝２２ｎＨ、Ｌ２＝３．３ｎＨ、Ｌ３＝１５０ｎＨ、Ｃ１＝１２ｐＦ、Ｃ２＝２２ｐＦ、Ｒ３＝４７０Ｏｈｍｓとした。

Claims (10)

1. 静電キャパシタ（Ｃｏ）を有する表面波共振回路（Ｘ１）と、その共振回路（Ｘ１）に電圧（Ｖｘ）を供給する作動回路とからなる表面波共振回路用作動回路であって、
   前記電圧（Ｖｘ）が加わえられた前記共振回路（Ｘ１）の作動期間の初期に、既定の周波数（Ｆｏ）において、前記静電キャパシタ（Ｃｏ）と協働して共振する反動手段（Ｌ３）と、
   前記既定の周波数（Ｆｏ）での発振を決定する受動手段（Ｒ３）とを備えることを特徴とする表面波共振回路用作動回路。
2. 前記反動手段（Ｌ３）が、前記共振回路（Ｘ１）に前記電圧（Ｖｘ）を加えてから既定の初期期間（Ｔｏ）後において、該共振回路（Ｘ１）の全リアクタンスに比べて無視できる値を有する請求項１に記載の表面波共振回路用作動回路。
3. 前記受動手段（Ｒ３）が、前記既定の初期期間（Ｔｏ）後に、前記共振回路（Ｘ１）に前記既定の周波数（Ｆｏ）で発振させるようにした請求項２に記載の表面波共振回路用作動回路。
4. 前記反動手段（Ｌ３）がインダクタである請求項１に記載の表面波共振回路用作動回路。
5. 前記受動手段（Ｒ３）が抵抗である請求項１に記載の表面波共振回路用作動回路。
6. 前記インダクタと前記抵抗とを互いに並列に接続すると共に、前記共振回路（Ｘ１）に直列に接続した請求項４及び５に記載の表面波共振回路用作動回路。
7. もう１個のインダクタ（Ｌ１）を通じて供給電圧（Ｖcc）に接続するコレクタ端子と、もう１個の抵抗（Ｒ１）を通じて分極電圧（Ｖｂ）に接続するベース端子と、並列に接続された他の抵抗（Ｒ２）及びもう１個のキャパシタ（Ｃ２）を通じて接地（ＧＮＤ）に連結するエミッタ端子とを有するバイポーラトランジスタ（Ｑ１）と、前記コレクタ端子と前記エミッタ端子との間に設けられた他のキャパシタ（Ｃ１）とを備える請求項６に記載の表面波共振回路用作動回路。
8. 前記キャパシタ（Ｃ２）と前記接地（ＧＮＤ）との間に他のインダクタ（Ｌ２）を設けた請求項７に記載の表面波共振回路用作動回路。
9. 前記既定の初期期間（Ｔｏ）が５０ナノ秒である請求項３に記載の表面波共振回路用作動回路。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の表面波共振回路（Ｘ１）及び作動回路を備えた発振回路。

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