JP3565245B2 - 電圧制御発振器 - Google Patents
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- H03B5/18—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力電圧値により出力信号の周波数を制御する電圧制御発振器に関し、特に、C/N特性を向上させた電圧制御発振器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
C/N特性を向上することを目的とした従来の電圧制御発振器として、特開平8−148933号公報に開示されたものがあり、それを、図3を用いて説明する。
【0003】
電圧制御発振器は、たとえば、900MHz帯の移動体通信装置に用いられ、大略的には、コントロール端子Cと、出力端子Pと、コントロール端子Cに印加される制御電圧Vcによって共振周波数が変化する共振回路1と、この共振回路1の共振周波数で発振周波数が決定される発振回路2と、この発振回路2から出力される信号を増幅するとともに、負荷変動によって発振回路2での発振周波数が変動するのを防止するためのバッファ回路3と、出力端子Pに接続される外部の回路(図示せず)との整合をとるとともに、高調波を抑制するための出力整合回路4とを備えて構成される。このような電圧制御発振器の各回路は、たとえば、回路パターンが印刷されているセラミックシートを複数枚積層して同時焼成して得られる多層回路基板上およびその内部に、後述する複数の電子部品機能を搭載することにより形成されている。
【0004】
共振回路1は、カップリングコンデンサC1と、可変容量ダイオードVDと、共振用インダクタL1と、共振用コンデンサC2とを備える。コントロール端子Cに印加された制御電圧Vcは、チョークコイルL2を介して可変容量ダイオードVDに与えられる。なお。コントロール端子Cは、高周波バイパスコンデンサC3によって高周波的に接地されている。
【0005】
発振回路2は、能動素子としての発振用トランジスタQ1と、バイアス抵抗R1,R2,R3と、コルピッツ容量C4,C5と、高周波バイパスコンデンサC6と、バイアス抵抗R3に直列に接続されるストリップラインSLと、ストリップラインSLに並列に接続されるチップコンデンサCcとを備え、ストリップラインSLとチップコンデンサCcとにより並列共振回路を構成する。発振回路2は、カップリングコンデンサC7を介して共振回路1と接続されている。また、バイアス抵抗R3は、発振用トランジスタQ1の電流出力端子としてのエミッタの直流バイアスを規定する。
【0006】
バッファ回路3は、バッファ用トランジスタQ2と、バイアス抵抗R4,R5を備える。バッファ回路3は、カップリングコンデンサC8を介して発振回路2と接続されている。
【0007】
出力整合回路4は、チョークコイルL3と、カップリングコンデンサC10と、高周波バイパスコンデンサC11と、出力端子Pとを備える。
【0008】
なお、発振用トランジスタQ1およびバッファ用トランジスタQ2に対し駆動用電源VBを印加する駆動用電源端子Bは、高周波バイパスコンデンサC12によって高周波的に接地されている。
【0009】
そして、制御電圧Vcの値に応じて共振回路1を構成している可変容量ダイオードVDの容量値を変化させることにより、共振回路1の共振周波数が変化し、その共振周波数で発振回路2が発振動作し、出力端子Pからその出力信号が出力される。
【0010】
ところで共振回路1のQは、共振回路1の負荷となる発振用トランジスタQ1のエミッタのインピーダンスに最も大きな影響を受け、エミッタのインピーダンスが高いほど共振回路1のQの劣化が少なくなり、電圧制御発振器のC/N特性が向上する。
【0011】
そして、このように構成された電圧制御発振器では、ストリップラインSLとチップコンデンサCcとからなる並列共振回路において、ストリップラインSLのインダクタンス値やチップコンデンサCcの容量値をそれぞれ個別に変化させることにより、ストリップラインSLとチップコンデンサCcとの共振周波数を所定の周波数に合致させて、所定の周波数における発振用トランジスタQ1のエミッタのインピーダンスを高くすることにより、電圧制御発振器のC/N特性を向上させるものである。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電圧制御発振器では、一般的に、共振回路1の共振用インダクタL1はストリップライン共振器から構成されている。よって、電圧制御発振器内に、共振用インダクタL1としてのストリップライン共振器と、発振回路2のストリップラインSLの、2つのストリップラインが存在することになる。
【0013】
これらのストリップラインは、多層回路基板の回路パターンとして形成されるものであり、どちらのストリップラインも十分な特性を得るためには、ストリップラインとしてある程度の長さが必要となる。しかし、ストリップラインの長さを十分確保しようとすると、多層回路基板を大きくする必要があり、それに伴い、電圧制御発振器自体も大型化するため、市場の電圧制御発振器に対する小型化のニーズに対応することが困難であった。
【0014】
また、電圧制御発振器を構成する1枚の多層回路基板内に、ストリップライン共振器とストリップラインL1が存在するため、ストリップライン同士の電気的結合が生じ、結果として共振系のQを低下させてしまい、C/N特性が劣化していた。
【0015】
したがって、本発明の目的は、上述の問題点を解消するためになされたもので、C/N特性を向上でき、かつ、小型化が可能な電圧制御発振器を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電圧制御発振器においては、ストリップラインまたはマイクロストリップラインから構成され一端が接地された共振器と、該共振器に接続され、制御電圧によって容量値が変化する可変容量ダイオードとを有する共振回路と、発振用の能動素子を有する発振回路とを含む電圧制御発振器であって、能動素子は共振器を介して接地されている。
【0017】
また、能動素子はトランジスタから構成され、トランジスタのエミッタには、トランジスタの電流出力端子の直流バイアスを規定するバイアス抵抗の一端が接続され、バイアス抵抗の他端にはコンデンサの一端が接続され、コンデンサの他端が接地されることにより、トランジスタのエミッタがバイアス抵抗およびコンデンサを介して接地されるとともに、バイアス抵抗とコンデンサとの接続部が共振器を構成するストリップラインまたはマイクロストリップラインの途中と接続されることにより、トランジスタのエミッタがバイアス抵抗および共振器を介して接地されてなることを特徴としている。
【0019】
これにより、共振器としてのストリップラインが、従来の電圧制御発振器におけるトランジスタのエミッタ部に設けられていたストリップラインを兼ねて作用するため、ストリップラインの数が減少する。
【0020】
また、共振器とコンデンサとで並列共振回路を構成するもので、ストリップラインのインダクタンス値やコンデンサの容量値を変化させることにより、C/N特性を向上することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
本発明の第1の実施の形態に係る電圧制御発振器を図1に示す。なお、図3に示した従来の電圧制御発振器と同様の構成箇所については同一番号を付し、その説明を省略する。
【0023】
この電圧制御発振器では、従来の電圧制御発振器とは共振回路と発振回路の構成が異なるため、これらの回路について説明する。
【0024】
共振回路11は、カップリングコンデンサC1と、可変容量ダイオードVDと、ストリップラインからなる共振器Sとを備える。ここで、共振器Sの一端は接地されている。コントロール端子Cに印加された制御電圧Vcは、チョークコイルL2を介して可変容量ダイオードVDに与えられる。なお。コントロール端子Cは、高周波バイパスコンデンサC3によって高周波的に接地されている。
【0025】
発振回路12は、能動素子としての発振用トランジスタQ1と、バイアス抵抗R1,R2,R3と、コルピッツ容量C4,C5と、高周波バイパスコンデンサC6と、一端がバイアス抵抗R3に直列に接続され他端が接地されるチップコンデンサCcとを備える。発振回路12は、カップリングコンデンサC7を介して共振回路11と接続されている。また、バイアス抵抗R3は、発振用トランジスタQ1の電流出力端子としてのエミッタの直流バイアスを規定する。発振用トランジスタQ1のエミッタは、バイアス抵抗R3とチップコンデンサCcとからなる直列回路を介して接地されている。
【0026】
そして、発振回路12のバイアス抵抗R3とチップコンデンサCcとの接続部が、共振回路11内のストリップラインからなる共振器Sと接続線Lを介して接続されることにより、発振回路12の発振用トランジスタQ1のエミッタは、バイアス抵抗R3と共振器Sを介して接地されるもので、共振器SとチップコンデンサCcとにより並列共振回路が構成される。
【0027】
このように構成された電圧制御発振器では、ストリップラインからなる共振器Sが、発振用トランジスタQ1のエミッタに接合されたストリップラインとしても機能している。この共振器SとチップコンデンサCcとからなる並列共振回路は、電圧制御発振器が使用される周波数帯、たとえば、本発明の実施の形態では900MHz帯で交流的に開放になるように、ストリップラインの長さとチップコンデンサCcの容量値とが予め決定されて構成されるものである。
つまり、発振回路12のストリップラインからなる共振器SのインダクタンスやチップコンデンサCcの容量をそれぞれ個別に変化させることにより、ストリップラインとチップコンデンサCcとからなる並列共振回路の共振周波数を900MHz帯に合致させて、900MHz帯における発振用トランジスタQ1のエミッタのインピーダンスを高くすることにより、電圧制御発振器のC/N特性を向上させるものである。
【0028】
このように構成された電圧制御発振器は、従来の電圧制御発振器と比較して、ストリップラインの数が減少するため、回路の簡略化が達成され、電圧制御発振器の小型化が達成される。
つまり、電圧制御発振器を構成する多層回路基板(図示せず)において、ストリップライン1本分、多層回路基板中の配線パターンを簡略化できるため、従来と比較して基板面積を縮小することが可能となる。
【0029】
並列共振回路として機能するストリップラインの長さは、バイアス抵抗R3とチップコンデンサCcとの接続部から引き出される接続線Lの、ストリップラインからなる共振器Sに接続する位置で定められるものであり、その接続される位置は、電圧制御発振器が使用される周波数帯域やチップコンデンサCcの容量値によって決定される。
【0030】
なお、上述の実施の形態では、共振器Sがストリップラインからなる場合について説明したが、共振器Sがマイクロストリップラインから構成されてもよく、その場合についても同様の作用を奏することはいうまでもない。
【0031】
また、上述の実施の形態では能動素子として発振用トランジスタQ1を用いたが、特にトランジスタに限定されるものではなく、たとえば、FETを用いるようにしてもよく、用途に応じて適宜選択できるものである。
【0032】
【発明の効果】
以上のように、本発明による電圧制御発振器では、共振器としてのストリップラインが、従来の電圧制御発振器に設けられていた発振用のトランジスタのエミッタに接続されたストリップラインを兼ねて作用するため、ストリップラインの数が減少し、基板面積が縮小され、電圧制御発振器の小型化が達成される。
【0033】
また、共振器とコンデンサとで並列共振回路を構成するもので、ストリップラインのインダクタンスやコンデンサの容量値を変化させることにより、C/N特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る電圧制御発振器の構成を示す回路図である。
【図2】従来の電圧制御発振器の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
11 共振回路
12 発振回路
Q1 発振用トランジスタ
R3 バイアス抵抗
S 共振器
Cc チップコンデンサ
Claims (1)
- ストリップラインまたはマイクロストリップラインから構成され一端が接地された共振器と、該共振器に接続され、制御電圧によって容量値が変化する可変容量ダイオードとを有する共振回路と、発振用の能動素子を有する発振回路と、を含む電圧制御発振器であって、
前記能動素子はトランジスタから構成され、前記トランジスタのエミッタには、前記トランジスタの電流出力端子の直流バイアスを規定するバイアス抵抗の一端が接続され、前記バイアス抵抗の他端にはコンデンサの一端が接続され、前記コンデンサの他端が接地されることにより、前記トランジスタのエミッタが前記バイアス抵抗および前記コンデンサを介して接地されるとともに、前記バイアス抵抗と前記コンデンサとの接続部が前記共振器を構成するストリップラインまたはマイクロストリップラインの途中と接続されることにより、前記トランジスタのエミッタが前記バイアス抵抗および前記共振器を介して接地されてなることを特徴とする電圧制御発振器。
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