JP2655661B2 - 弾性表面波発振器 - Google Patents
弾性表面波発振器Info
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- JP2655661B2 JP2655661B2 JP63008643A JP864388A JP2655661B2 JP 2655661 B2 JP2655661 B2 JP 2655661B2 JP 63008643 A JP63008643 A JP 63008643A JP 864388 A JP864388 A JP 864388A JP 2655661 B2 JP2655661 B2 JP 2655661B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は弾性表面波素子と増幅器とを用いて正弦波
信号を発振させる弾性表面波発振器に関するものであ
る。
信号を発振させる弾性表面波発振器に関するものであ
る。
〔従来の技術〕 従来の弾性表面波発振器を第５図乃至第７図を用いて
説明する。従来の弾性表面波発振器は、文献MICROWAVES
＆ RF・March1984,pp.153−185に記載されているよう
に公知である。
説明する。従来の弾性表面波発振器は、文献MICROWAVES
＆ RF・March1984,pp.153−185に記載されているよう
に公知である。
第５図において、１は弾性表面波素子であり、増幅器
２と正帰還ループを構成し、発振を生じさせている。上
記増幅器２の入力端子3aは入力側整合回路4aを介して弾
性表面波素子１の出力端子5aに接続し、増幅器２の出力
端子3bは出力側整合回路4bを介して弾性表面波素子１の
入力端子5bに接続されている。６は負荷抵抗である。上
記整合回路４は増幅器２と弾性表面波素子１との不整合
損失が少なくなるように設定されている。
２と正帰還ループを構成し、発振を生じさせている。上
記増幅器２の入力端子3aは入力側整合回路4aを介して弾
性表面波素子１の出力端子5aに接続し、増幅器２の出力
端子3bは出力側整合回路4bを介して弾性表面波素子１の
入力端子5bに接続されている。６は負荷抵抗である。上
記整合回路４は増幅器２と弾性表面波素子１との不整合
損失が少なくなるように設定されている。
次に動作について説明する。特に増幅器２の入力側に
重点をおいて行う。弾性表面波発振器の発振周波数は主
に弾性表面波素子１によって決まる。弾性表面波素子１
は発振周波数の近傍にて、損失が最小となり、かつ周波
数のわずかな変化に対する通過位相の変化の割合が大き
い、すなわち共振の鋭さを表す量であるＱ値の大きい素
子を用いる。このため、弾性表面波素子１には弾性表面
波遅延線、あるいは弾性表面波共振器を用いることが多
い。発振周波数Ｆ（Hz）の弾性表面波発振器の雑音指数
は、離調周波数（F/2Q）以下の範囲では上記弾性表面波
素子１のＱ値に大きく依存する。弾性表面波素子１のＱ
値は使用する基板材料によってほぼ限界が決まる。離調
周波数（F/2Q）以上の範囲では、弾性表面波発振器の雑
音指数は上記弾性表面波素子１の損失及び増幅器２の雑
音指数に大きく依存する。弾性表面波素子１の損失はイ
ンピーダンスの不整合による損失が大きな割合を占め
る。このため、弾性表面波発振器では、この不整合損失
を低減するために弾性表面波素子１と増幅器２との間に
整合回路４を挿入していた。すなわち、入力側整合回路
4aの作用は、増幅器２の入力端子3aから増幅器２の方向
を見たインピーダンスをＺAiとし、増幅器２の入力端子
3aから入力側整合回路4aを経由して弾性表面波素子１の
方向を見たインピーダンスをＺMiとすると、ＺAiとＺMi
とを互いに複素共役となるように弾性表面波素子１のイ
ンピーダンスＺMiを変換するものである。出力側整合回
路4bについても上記入力側整合回路4aと同様である。第
６図は整合回路４を挿入しない場合の弾性表面波素子１
のインピーダンスの特性の一例である。図において増幅
器２の入力インピーダンスＺAiの複素共役となる整合点
Ｚの一例も合わせて示している。弾性表面波素子のイン
ピーダンスＺMiと増幅器２の整合点▲Ｚ＊ Ai▼とはかな
り離れており、不整合損失は大きい。
重点をおいて行う。弾性表面波発振器の発振周波数は主
に弾性表面波素子１によって決まる。弾性表面波素子１
は発振周波数の近傍にて、損失が最小となり、かつ周波
数のわずかな変化に対する通過位相の変化の割合が大き
い、すなわち共振の鋭さを表す量であるＱ値の大きい素
子を用いる。このため、弾性表面波素子１には弾性表面
波遅延線、あるいは弾性表面波共振器を用いることが多
い。発振周波数Ｆ（Hz）の弾性表面波発振器の雑音指数
は、離調周波数（F/2Q）以下の範囲では上記弾性表面波
素子１のＱ値に大きく依存する。弾性表面波素子１のＱ
値は使用する基板材料によってほぼ限界が決まる。離調
周波数（F/2Q）以上の範囲では、弾性表面波発振器の雑
音指数は上記弾性表面波素子１の損失及び増幅器２の雑
音指数に大きく依存する。弾性表面波素子１の損失はイ
ンピーダンスの不整合による損失が大きな割合を占め
る。このため、弾性表面波発振器では、この不整合損失
を低減するために弾性表面波素子１と増幅器２との間に
整合回路４を挿入していた。すなわち、入力側整合回路
4aの作用は、増幅器２の入力端子3aから増幅器２の方向
を見たインピーダンスをＺAiとし、増幅器２の入力端子
3aから入力側整合回路4aを経由して弾性表面波素子１の
方向を見たインピーダンスをＺMiとすると、ＺAiとＺMi
とを互いに複素共役となるように弾性表面波素子１のイ
ンピーダンスＺMiを変換するものである。出力側整合回
路4bについても上記入力側整合回路4aと同様である。第
６図は整合回路４を挿入しない場合の弾性表面波素子１
のインピーダンスの特性の一例である。図において増幅
器２の入力インピーダンスＺAiの複素共役となる整合点
Ｚの一例も合わせて示している。弾性表面波素子のイン
ピーダンスＺMiと増幅器２の整合点▲Ｚ＊ Ai▼とはかな
り離れており、不整合損失は大きい。
第７図は上記弾性表面波発振器に整合回路４を付加し
てインピーダンス変換を行った一例である。弾性表面波
素子１のインピーダンスＺMiと増幅器２の整合点▲Ｚ＊
Ai▼に極めて近く、不整合損失をかなり低減できる。
てインピーダンス変換を行った一例である。弾性表面波
素子１のインピーダンスＺMiと増幅器２の整合点▲Ｚ＊
Ai▼に極めて近く、不整合損失をかなり低減できる。
従来の弾性表面波発振器は以上のように構成されてお
り、弾性表面波素子と増幅器との不整合損失の低減のみ
に注目して整合回路を決定している。しかし、増幅器の
発生する雑音指数は増幅器の端子に接続する回路のイン
ピーダンスに依存しており、雑音指数が最小となる回路
のインピーダンスZmは不整合損失とするインピーダンス
ＺAiと異なっている。このため、不整合損失を最小とす
るインピーダンスを有する整合回路を接続した場合の増
幅器の雑音指数は最小雑音指数により大きくなる。した
がって、従来の弾性表面波発振器では増幅器と弾性表面
波素子との不整合損失を最小としても、一方で増幅器の
雑音指数が上昇するために十分低雑音な発振器出力を得
られないなどの問題点があった。
り、弾性表面波素子と増幅器との不整合損失の低減のみ
に注目して整合回路を決定している。しかし、増幅器の
発生する雑音指数は増幅器の端子に接続する回路のイン
ピーダンスに依存しており、雑音指数が最小となる回路
のインピーダンスZmは不整合損失とするインピーダンス
ＺAiと異なっている。このため、不整合損失を最小とす
るインピーダンスを有する整合回路を接続した場合の増
幅器の雑音指数は最小雑音指数により大きくなる。した
がって、従来の弾性表面波発振器では増幅器と弾性表面
波素子との不整合損失を最小としても、一方で増幅器の
雑音指数が上昇するために十分低雑音な発振器出力を得
られないなどの問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためなされ
たもので、増幅器の雑音指数を低減して、より低雑音な
発振器出力となる弾性表面波発振器を得ることを目的と
している。
たもので、増幅器の雑音指数を低減して、より低雑音な
発振器出力となる弾性表面波発振器を得ることを目的と
している。
この発明に係る弾性表面波発振器は、上記増幅器の入
力端子と上記弾性表面波素子の出力端子との間に、上記
増幅器の不整合損失増加量よりも雑音指数の改善量の方
が大きくなるような，上記増幅器の入力端子から上記弾
性表面波素子の方向を見たインピーダンスの値を設定す
る整合回路を備えたものである。
力端子と上記弾性表面波素子の出力端子との間に、上記
増幅器の不整合損失増加量よりも雑音指数の改善量の方
が大きくなるような，上記増幅器の入力端子から上記弾
性表面波素子の方向を見たインピーダンスの値を設定す
る整合回路を備えたものである。
この発明における弾性表面波発振器は、増幅器の入力
端子と弾性表面波素子の出力端子との間に挿入された整
合回路により、増幅器の入力端子から弾性表面波素子の
方向を見たインピーダンスは、増幅器の不整合損失増加
量よりも雑音指数の改善量の方を大きくするような値に
設定され、よって、増幅器の雑音指数が低減する。
端子と弾性表面波素子の出力端子との間に挿入された整
合回路により、増幅器の入力端子から弾性表面波素子の
方向を見たインピーダンスは、増幅器の不整合損失増加
量よりも雑音指数の改善量の方を大きくするような値に
設定され、よって、増幅器の雑音指数が低減する。
以下この発明の一実施例を第１図乃至第４図を用いて
説明する。なお、第５図乃至第７図と同じものは同一の
符号を用いて説明を省略する。第１図において、8a及び
8bは整合回路であり、弾性表面波素子１と増幅器２との
間に挿入されている。上記入力側整合回路8aは、増幅器
２の入力端子3aから入力側整合回路8aを経由して弾性表
面波素子１の方向を見たインピーダンスＺMiが増幅器２
の雑音指数最小をあたえるインピーダンスZmに近い値と
なるように設定してある。上記出力側整合回路8bにおい
ても、上記入力側整合回路8aと同様に設定してある。
説明する。なお、第５図乃至第７図と同じものは同一の
符号を用いて説明を省略する。第１図において、8a及び
8bは整合回路であり、弾性表面波素子１と増幅器２との
間に挿入されている。上記入力側整合回路8aは、増幅器
２の入力端子3aから入力側整合回路8aを経由して弾性表
面波素子１の方向を見たインピーダンスＺMiが増幅器２
の雑音指数最小をあたえるインピーダンスZmに近い値と
なるように設定してある。上記出力側整合回路8bにおい
ても、上記入力側整合回路8aと同様に設定してある。
上記増幅器２の雑音指数NFは、文献PROCEEDINGS OF
THE IRE,1960,PP.69−74にも示されているように、
次式にて求められる。
THE IRE,1960,PP.69−74にも示されているように、
次式にて求められる。
ここでNFminは最小雑音指数、Rgは等価雑音抵抗、（G
m,Bm）は雑音指数最小を与えるアドミタンスであり増幅
器２によって決まる定数である。（G,B）は増幅器２の
端子３に接続する回路のアドミタンスであり、この回路
のアドミタンスが（Gm,Bm）に等しいときに増幅器２の
雑音指数NFが最小となる。すなわち、増幅器２の入力端
子3aから入力側整合回路8aを経由して弾性表面波素子１
の方向を見たインピーダンスＺMiが、増幅器２の雑音指
数最小を与えるインピーダンスZm（＝1/（Gm＋jBm））
に近い値となるような整合回路8aを付加する。
m,Bm）は雑音指数最小を与えるアドミタンスであり増幅
器２によって決まる定数である。（G,B）は増幅器２の
端子３に接続する回路のアドミタンスであり、この回路
のアドミタンスが（Gm,Bm）に等しいときに増幅器２の
雑音指数NFが最小となる。すなわち、増幅器２の入力端
子3aから入力側整合回路8aを経由して弾性表面波素子１
の方向を見たインピーダンスＺMiが、増幅器２の雑音指
数最小を与えるインピーダンスZm（＝1/（Gm＋jBm））
に近い値となるような整合回路8aを付加する。
第２図は上記弾性表面波発振器に整合回路８を付加し
た場合のインピーダンス特性を示す。このとき弾性表面
波素子１のインピーダンスＺMiは増幅器２の整合点▲Ｚ
＊ Ai▼から離れているために、不整合損失が生じる。し
かし、この不整合損失増加量よりも雑音指数の改善量の
方が大きいために、結果的に雑音指数最小となるような
整合回路8aを付加した弾性表面波発振器の方が、従来の
弾性表面波発振器よりも低雑音となる。
た場合のインピーダンス特性を示す。このとき弾性表面
波素子１のインピーダンスＺMiは増幅器２の整合点▲Ｚ
＊ Ai▼から離れているために、不整合損失が生じる。し
かし、この不整合損失増加量よりも雑音指数の改善量の
方が大きいために、結果的に雑音指数最小となるような
整合回路8aを付加した弾性表面波発振器の方が、従来の
弾性表面波発振器よりも低雑音となる。
第３図（ａ）は弾性表面波発振器の増幅器２における
雑音指数を上記式（１）を用いて算出したグラフであ
り、第３図（ｂ）は同じ弾性表面波発振器の増幅器２に
おける不整合損失を示したグラフである。第３図（ａ）
において、Ａは弾性表面波発振器に、雑音指数最小を与
えるインピーダンスZmに近い値を有するような整合回路
8aを付加したこの発明における弾性表面波発振器の場合
であり、Ｂは弾性表面波発振器に不整合損失が最小とな
るような整合回路4aを付加した従来の弾性表面波発振器
の場合である。上記増幅器２の最小雑音指数NFmin、等
価雑音抵抗Rg、アドミタンス（Gm,Bm）は第２図にイン
ピーダンスZm及び第７図に整合点▲Ｚ＊ Ai▼を示した増
幅器２の測定値を用いた。第３図（ａ）において、すべ
ての離調周波数にわたり本実施例の弾性表面波発振器で
あるＡの方が、従来の弾性表面波発振器であるＢよりも
1.5〜3.5dB低雑音である。また、第３図（ｂ）において
Ａの方がＢよりも0.5〜2.5dB不整合損失が大きいが、雑
音指数も加えて考えると、すべての離調周波数について
のＡの方がＢよりも1dB程度低雑音となる。すなわち、
本実施例の弾性表面波発振器は従来の弾性表面波発振器
よりもさらに低雑音なインピーダンス特性を実現するこ
とができる。
雑音指数を上記式（１）を用いて算出したグラフであ
り、第３図（ｂ）は同じ弾性表面波発振器の増幅器２に
おける不整合損失を示したグラフである。第３図（ａ）
において、Ａは弾性表面波発振器に、雑音指数最小を与
えるインピーダンスZmに近い値を有するような整合回路
8aを付加したこの発明における弾性表面波発振器の場合
であり、Ｂは弾性表面波発振器に不整合損失が最小とな
るような整合回路4aを付加した従来の弾性表面波発振器
の場合である。上記増幅器２の最小雑音指数NFmin、等
価雑音抵抗Rg、アドミタンス（Gm,Bm）は第２図にイン
ピーダンスZm及び第７図に整合点▲Ｚ＊ Ai▼を示した増
幅器２の測定値を用いた。第３図（ａ）において、すべ
ての離調周波数にわたり本実施例の弾性表面波発振器で
あるＡの方が、従来の弾性表面波発振器であるＢよりも
1.5〜3.5dB低雑音である。また、第３図（ｂ）において
Ａの方がＢよりも0.5〜2.5dB不整合損失が大きいが、雑
音指数も加えて考えると、すべての離調周波数について
のＡの方がＢよりも1dB程度低雑音となる。すなわち、
本実施例の弾性表面波発振器は従来の弾性表面波発振器
よりもさらに低雑音なインピーダンス特性を実現するこ
とができる。
なお、本実施例においては、整合回路８を介した弾性
表面波素子１のインピーダンスＺMiが発振周波数の近傍
にて増幅器２の雑音指数最小を与えるインピーダンスZm
に近い値としたが、第４図に示す如く増幅器２のインピ
ーダンスZmが整合回路８を介した弾性表面波素子１のイ
ンピーダンスＺMi軌跡の中央付近となるように設定して
もよい。また、出力側整合回路8bは使用しなくてもよ
い。さらに出力側整合回路8bに位相調整機構を含めても
よい。
表面波素子１のインピーダンスＺMiが発振周波数の近傍
にて増幅器２の雑音指数最小を与えるインピーダンスZm
に近い値としたが、第４図に示す如く増幅器２のインピ
ーダンスZmが整合回路８を介した弾性表面波素子１のイ
ンピーダンスＺMi軌跡の中央付近となるように設定して
もよい。また、出力側整合回路8bは使用しなくてもよ
い。さらに出力側整合回路8bに位相調整機構を含めても
よい。
上記増幅器２は１つだけでなく、２つ以上の複数個の
増幅器２を用いてもよく、各増幅器２には複数個のトラ
ンジスタ等の増幅能力を有する素子を用いてもよい。
増幅器２を用いてもよく、各増幅器２には複数個のトラ
ンジスタ等の増幅能力を有する素子を用いてもよい。
以上のように、この発明によれば、上記増幅器の入力
端子と上記弾性表面波素子の出力端子との間に、上記増
幅器の不整合損失増加量よりも雑音指数の改善量の方が
大きくなるような，上記増幅器の入力端子から上記弾性
表面波素子の方向を見たインピーダンスの値を設定する
整合回路を備えたので、増幅器の雑音レベルが低減し
て、より低雑音な発振器出力を得る。
端子と上記弾性表面波素子の出力端子との間に、上記増
幅器の不整合損失増加量よりも雑音指数の改善量の方が
大きくなるような，上記増幅器の入力端子から上記弾性
表面波素子の方向を見たインピーダンスの値を設定する
整合回路を備えたので、増幅器の雑音レベルが低減し
て、より低雑音な発振器出力を得る。
第１図は本発明の一実施例の弾性表面波発振器の回路
図、第２図は一実施例のインピーダンス特性図、第３図
（ａ）は増幅器の雑音指数の特性図、第３図（ｂ）は増
幅器の不整合損失の特性図、第４図は他の実施例のイン
ピーダンス特性図、第５図は従来の弾性表面波発振器の
回路図、第６図及び第７図は従来のインピーダンス特性
図である。 １……弾性表面波素子、２……増幅器、8a,8b……整合
回路。
図、第２図は一実施例のインピーダンス特性図、第３図
（ａ）は増幅器の雑音指数の特性図、第３図（ｂ）は増
幅器の不整合損失の特性図、第４図は他の実施例のイン
ピーダンス特性図、第５図は従来の弾性表面波発振器の
回路図、第６図及び第７図は従来のインピーダンス特性
図である。 １……弾性表面波素子、２……増幅器、8a,8b……整合
回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−30413（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−127712（ＪＰ，Ａ) 特公 昭52−8070（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】弾性表面波素子と増幅器とを用いて帰還回
路を構成して成る弾性表面波発振器において、 上記増幅器の入力端子と上記弾性表面波素子の出力端子
との間に、上記増幅器の不整合損失増加量よりも雑音指
数の改善量の方が大きくなるような、上記増幅器の入力
端子から上記弾性表面波素子の方向を見たインピーダン
スの値を設定する整合回路を備えたことを特徴とする弾
性表面波発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63008643A JP2655661B2 (ja) | 1988-01-19 | 1988-01-19 | 弾性表面波発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63008643A JP2655661B2 (ja) | 1988-01-19 | 1988-01-19 | 弾性表面波発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01183903A JPH01183903A (ja) | 1989-07-21 |
| JP2655661B2 true JP2655661B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=11698631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63008643A Expired - Fee Related JP2655661B2 (ja) | 1988-01-19 | 1988-01-19 | 弾性表面波発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2655661B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6230413A (ja) * | 1985-07-31 | 1987-02-09 | Toshiba Corp | 弾性表面波共振子装置 |
-
1988
- 1988-01-19 JP JP63008643A patent/JP2655661B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01183903A (ja) | 1989-07-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |