JP3875498B2 - 高周波数の水晶発振器 - Google Patents
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Description
【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（請求項１）は、水晶振動子の基本波周波数で発振し、発振用トランジスタのコレクタと電源との間にコイルを接続して前記コレクタと前記コイルとの接続点とアースとの間に第１及び第２コンデンサを直列に接続し、発振周波数の高調波周波数に同調したＬＣ同調回路を設けたコルピッツ型の水晶発振回路と、前記ＬＣ同調回路の第１及び第２コンデンサの接続点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、前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、前記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構成とする。
【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、Ｃ４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６００ＭＨZ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)
- 水晶振動子の基本波周波数で発振し、発振用トランジスタのコレクタと電源との間にコイルを接続して前記コレクタと前記コイルとの接続点とアースとの間に第１及び第２コンデンサを直列に接続し、発振周波数の高調波周波数に同調したＬＣ同調回路を設けたコルピッツ型の水晶発振回路と、
前記ＬＣ同調回路の第１及び第２コンデンサの接続点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、前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、
前記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。 - 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。
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