JP3921355B2 - 周波数切替型高周波発振器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は周波数切替型高周波発振器（周波数選択型発振器とする）を産業上の技術分野とし、特に基本波周波数を異にした水晶発振器の高調波成分を切り替えて出力する周波数選択型発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（発明の背景）例えば光通信の周波数源として、安定度の高い水晶振動子を用いて出力周波数を６００ＭHz以上の高周波数とした高周波発振器がある。通常では、水晶発振器の出力を例えば複数段のＬＣフィルタ及び増幅器によって逓倍増幅し、目的の高周波出力を得る。近年では、これらに代えて、例えば水晶発振器の出力を歪ませ、高調波成分を表面波（ＳＡＷ）フィルタによって選択して高周波出力を得る。これにより、素子数を減らすことによって高周波発振器の外形寸法を大幅に縮小したものがある（参照：特願2000-244682号）。
【０００３】
（従来技術の一例）第３図は一従来例を説明する高周波発振器のブロック回路図である。
高周波発振器は、水晶発振器１、弾性表面波フィルタ（表面波フィルタとする）２及び増幅器３からなる。水晶発振器１は、例えばＡＴカットとした水晶振動子４、これと共振回路を形成する図示しない分割コンデンサ、及び共振周波数を帰還増幅する発振用増幅器５からなる。所謂コルピッツ型の発振回路からなる。表面波フィルタ２は、図示しない圧電基板上に例えば入出力用の交差指電極（インターデジタル電極）を形成して、特定する周波数領域のみを通過させて出力する。
【０００４】
増幅器３はリニアＩＣアンプ等の広帯域増幅器３とし、表面波フィルタ２の出力をリニアＩＣアンプ３の直線部で増幅して高周波出力を得る。なお、ここでの水晶発振器１は水晶発振器１の発振閉ループに電圧可変容量素子６を挿入した電圧制御型とする。そして、高周波阻止抵抗７を経て印加される制御電圧Ｖcによって発振周波数を可変する。図中のＶccは電源である。なお、一般には、増幅器３には相補出力型のドライバＩＣ８が接続する。
【０００５】
このようなものでは、水晶発振器１の発振出力を歪ませる。例えば発振出力の中心電圧Ｖooを電源電圧Ｖccの中心電圧Ｖcoよりも高くし、正弦波形の先頭部をカットして矩形状に歪ませる（第４図）。但し、ここでは半波側を矩形状としたが、例えば発振用増幅器５の増幅率大きくすることにより両波側を矩形状としてもよい。これにより、第５図に示したように、発振出力における周波数スペクトラムの基本波成分ｆ1に対して高調波成分ｆ（2〜ｎ）の相対的なレベルを高める。
【０００６】
したがって、周波数スペクトラムの各成分を一定レベル以上にするので表面波フィルタ２によって任意の高調波成分を選択できる。例えば水晶発振器１の基本波周波数（基本波成分）ｆ1を製作限度に近い高周波数の155.52ＭHzとして、４倍波ｆ4となる高調波成分622.08ＭHzを選択し、これを増幅して高周波出力を得る。なお、水晶発振器１の発振出力を歪ませない場合は、基本波成分に対する高調波成分のレベルが小さく表面波フィルタ２によって高調波成分を選択できなくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の高周波発振器では、目的とする高周波数例えば622.08ＭHzのみしか供給できない問題があった。このため、例えば通信機器が622.08ＭHzと666.5143ＭHzとを必要とする場合は、それぞれが水晶発振器１、表面波フィルタ２及び増幅器３を含む２個の高周波発振器をセット基板に搭載し、いずれか一方を選択して使用せざるを得なかった。これらのことから、費用が嵩むとともにセット基板の小型化を阻害する問題を生じていた。
【０００８】
（発明の目的）本発明は高周波数とした複数の周波数のうちいずれかを選択できて小型化を促進する周波数選択型発振器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、【請求項１】基本波周波数が異なる第１と第２の水晶発振器を備えるとともに前記第１と第２の水晶発振器のうちのいずれか一方を切替信号によって選択的に動作させ、前記いずれか一方の水晶発振器の高調波成分を弾性表面波フィルタによって選択した周波数切替型高周波発振器であって、前記弾性表面波フィルタは圧電基板上に送受信用の一対のＩＤＴが上下に並べられて、前記第１と第２の水晶発振器の高調波成分に対応した通過域を有する第１と第２のフィルタからなり、前記第１フィルタの入力端は前記第１水晶発振器の出力に第２フィルタの入力端は第２水晶発振器の出力に接続し、前記第１フィルタの出力と前記第２フィルタの出力は共通接続された一出力端とした構成とする。
【００１０】
【作用】
本発明では、複数の通過域を有する表面波フィルタを使用するので、表面波フィルタ自体を小さくして例えば増幅器を共用できる。以下、本発明の一実施例を説明する。
【００１１】
【実施例】
第１図は本発明の一実施例を説明する周波数選択型発振器のブロック回路図である。なお、前従来例図と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
周波数選択型発振器は、電圧制御型とした第１と第２の水晶発振器１（ａｂ）と、表面波フィルタ１０と、増幅器３と、相補出力型のドライバＩＣ８とからなる。これらは、図示しない回路基板上に搭載されて発振器用容器内に一体的に収容される。第１と第２の水晶発振器１（ａｂ）は、前述したようにいずれも発振出力を歪ませ、基本波に対する高調波成分のレベルを相対的に大きくする（前第５図参照）。そして、第１と第２の水晶発振器１（ａｂ）は、図示しない選択機構からの切替信号Ｓによって電源を切り替えられて選択的に動作する。ここでは、第１水晶発振器は発振周波数（基本波）を155.52ＭHz（第１発振周波数）とし、第２水晶発振器は166.628575ＭHz（第２発振周波数）とする。
【００１２】
表面波フィルタ１０は、圧電基板１１上に送受信用の一対のＩＤＴ（Inter Digital Transducer）を二組１２（ａｂ）、１３（ａｂ）、上下に並べてなる。二組のＩＤＴ１２、１３はそれぞれ第１及び第２のフィルタを形成する。そして、第１フィルタの入力端Ａは第１水晶発振器１ａの出力に、第２フィルタの入力端Ｂは第２水晶発振器１ｂの出力に接続する。また、第１フィルタと第２フィルタの出力は共通接続され一出力端Ｃとする（第２図）。
【００１３】
そして、第１フィルタ及び第２フィルタにおける通過域の中心周波数は、それぞれ第１発振周波数155.52ＭHz及び第２発振周波数166.628575ＭHzの４倍波となる622.08ＭHz及び666.5143ＭHzに設定される。なお、符号１４，１５はインピーダンス整合用のコンデンサ及びインダクタである。そして、コンデンサ１４及びインダクタ１５を除き、第１及び第２フィルタを形成する圧電基板１１は表面実装容器内に密閉封入される。
【００１４】
このようなものでは、周波数選択型発振器は例えば通信機器のセット基板に実装された後、切替信号Ｓよって電源を選択される。そして、第１又は第２の水晶発振器１（ａｂ）を例えば第１水晶発振器１ａの電源を選択し、第１発振周波数155.52ＭHzで動作させる。これにより、第１水晶発振器１ａに接続するとともに通過域を622.08ＭHzとした表面波フィルタ１０の第１フィルタによって、動作中の第１水晶発振器１ａの高調波成分（622.08ＭHz）を選択する。そして、これを増幅して例えば相補出力を得る。
【００１５】
このような作用を有する構成であれば、第１又は第２水晶発振器１（ａｂ）の高調波成分を表面波フィルタ１０によって選択した高周波数622.08ＭHz又は666.5143ＭHzを確実に出力として得ることができる。そして、通過域の異なる第１及び第２フィルタを一つの圧電基板から形成して表面実装容器内に密閉封入して共用するので、それぞれが個別の容器に封入された表面波フィルタを用いた場合に比較し実装面積を小さくできる。
【００１６】
また、この例では、表面波フィルタ１０は第１及び第２フィルタの出力を例えば共通接続して一出力として増幅器及びドライバＩＣを共用するので、それぞれが個々に収容された二つの高周波発振器を使用した場合に比較してさらに小型化を促進できる。
【００１７】
【他の事項】
上記実施例では、高周波出力として622.08ＭHz又は666.5143ＭHzの二周波数としたが、水晶発振器１の数を増やすことにより、三周波数以上の高周波出力を得ることができる。また、相補出力としたが単一出力としてもよく、要は表面波フィルタによって異なる水晶発振器の高調波を選択したものは本発明の技術的範囲に属する。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、【請求項１】基本波周波数が異なる第１と第２の水晶発振器を備えるとともに前記第１と第２の水晶発振器のうちのいずれか一方を切替信号によって選択的に動作させ、前記いずれか一方の水晶発振器の高調波成分を弾性表面波フィルタによって選択した周波数切替型高周波発振器であって、前記弾性表面波フィルタは圧電基板上に送受信用の一対のＩＤＴが上下に並べられて、前記第１と第２の水晶発振器の高調波成分に対応した通過域を有する第１と第２のフィルタからなり、前記第１フィルタの入力端は前記第１水晶発振器の出力に第２フィルタの入力端は第２水晶発振器の出力に接続し、前記第１フィルタの出力と前記第２フィルタの出力は共通接続された一出力端とする。したがって、高周波数とした複数の周波数のうちのいずれかを選択できて小型化を促進する周波数選択型発振器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明する周波数選択型発振器のブロック回路図である。
【図２】本発明の一実施例に適用する表面波フィルタの模式的な平面図である。
【図３】従来例を説明する高周波発振器のブロック回路図である。
【図４】従来例を説明する水晶発振器の出力波形図である。
【図５】従来例を説明する周波数スペクトラム図である。
【符号の説明】
１ 水晶発振器、２、１０ 表面波フィルタ、３ 増幅器、４ 水晶振動子、５ 発振用増幅器、６ 電圧可変容量素子、７ 高周波阻止抵抗、８ ドライバＩＣ、１１ 圧電基板、１２、１３ ＩＤＴ電極、１４ コンデンサ、１５ インダクタ．
【発明の属する技術分野】
本発明は周波数切替型高周波発振器（周波数選択型発振器とする）を産業上の技術分野とし、特に基本波周波数を異にした水晶発振器の高調波成分を切り替えて出力する周波数選択型発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（発明の背景）例えば光通信の周波数源として、安定度の高い水晶振動子を用いて出力周波数を６００ＭHz以上の高周波数とした高周波発振器がある。通常では、水晶発振器の出力を例えば複数段のＬＣフィルタ及び増幅器によって逓倍増幅し、目的の高周波出力を得る。近年では、これらに代えて、例えば水晶発振器の出力を歪ませ、高調波成分を表面波（ＳＡＷ）フィルタによって選択して高周波出力を得る。これにより、素子数を減らすことによって高周波発振器の外形寸法を大幅に縮小したものがある（参照：特願2000-244682号）。
【０００３】
（従来技術の一例）第３図は一従来例を説明する高周波発振器のブロック回路図である。
高周波発振器は、水晶発振器１、弾性表面波フィルタ（表面波フィルタとする）２及び増幅器３からなる。水晶発振器１は、例えばＡＴカットとした水晶振動子４、これと共振回路を形成する図示しない分割コンデンサ、及び共振周波数を帰還増幅する発振用増幅器５からなる。所謂コルピッツ型の発振回路からなる。表面波フィルタ２は、図示しない圧電基板上に例えば入出力用の交差指電極（インターデジタル電極）を形成して、特定する周波数領域のみを通過させて出力する。
【０００４】
増幅器３はリニアＩＣアンプ等の広帯域増幅器３とし、表面波フィルタ２の出力をリニアＩＣアンプ３の直線部で増幅して高周波出力を得る。なお、ここでの水晶発振器１は水晶発振器１の発振閉ループに電圧可変容量素子６を挿入した電圧制御型とする。そして、高周波阻止抵抗７を経て印加される制御電圧Ｖcによって発振周波数を可変する。図中のＶccは電源である。なお、一般には、増幅器３には相補出力型のドライバＩＣ８が接続する。
【０００５】
このようなものでは、水晶発振器１の発振出力を歪ませる。例えば発振出力の中心電圧Ｖooを電源電圧Ｖccの中心電圧Ｖcoよりも高くし、正弦波形の先頭部をカットして矩形状に歪ませる（第４図）。但し、ここでは半波側を矩形状としたが、例えば発振用増幅器５の増幅率大きくすることにより両波側を矩形状としてもよい。これにより、第５図に示したように、発振出力における周波数スペクトラムの基本波成分ｆ1に対して高調波成分ｆ（2〜ｎ）の相対的なレベルを高める。
【０００６】
したがって、周波数スペクトラムの各成分を一定レベル以上にするので表面波フィルタ２によって任意の高調波成分を選択できる。例えば水晶発振器１の基本波周波数（基本波成分）ｆ1を製作限度に近い高周波数の155.52ＭHzとして、４倍波ｆ4となる高調波成分622.08ＭHzを選択し、これを増幅して高周波出力を得る。なお、水晶発振器１の発振出力を歪ませない場合は、基本波成分に対する高調波成分のレベルが小さく表面波フィルタ２によって高調波成分を選択できなくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の高周波発振器では、目的とする高周波数例えば622.08ＭHzのみしか供給できない問題があった。このため、例えば通信機器が622.08ＭHzと666.5143ＭHzとを必要とする場合は、それぞれが水晶発振器１、表面波フィルタ２及び増幅器３を含む２個の高周波発振器をセット基板に搭載し、いずれか一方を選択して使用せざるを得なかった。これらのことから、費用が嵩むとともにセット基板の小型化を阻害する問題を生じていた。
【０００８】
（発明の目的）本発明は高周波数とした複数の周波数のうちいずれかを選択できて小型化を促進する周波数選択型発振器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、【請求項１】基本波周波数が異なる第１と第２の水晶発振器を備えるとともに前記第１と第２の水晶発振器のうちのいずれか一方を切替信号によって選択的に動作させ、前記いずれか一方の水晶発振器の高調波成分を弾性表面波フィルタによって選択した周波数切替型高周波発振器であって、前記弾性表面波フィルタは圧電基板上に送受信用の一対のＩＤＴが上下に並べられて、前記第１と第２の水晶発振器の高調波成分に対応した通過域を有する第１と第２のフィルタからなり、前記第１フィルタの入力端は前記第１水晶発振器の出力に第２フィルタの入力端は第２水晶発振器の出力に接続し、前記第１フィルタの出力と前記第２フィルタの出力は共通接続された一出力端とした構成とする。
【００１０】
【作用】
本発明では、複数の通過域を有する表面波フィルタを使用するので、表面波フィルタ自体を小さくして例えば増幅器を共用できる。以下、本発明の一実施例を説明する。
【００１１】
【実施例】
第１図は本発明の一実施例を説明する周波数選択型発振器のブロック回路図である。なお、前従来例図と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
周波数選択型発振器は、電圧制御型とした第１と第２の水晶発振器１（ａｂ）と、表面波フィルタ１０と、増幅器３と、相補出力型のドライバＩＣ８とからなる。これらは、図示しない回路基板上に搭載されて発振器用容器内に一体的に収容される。第１と第２の水晶発振器１（ａｂ）は、前述したようにいずれも発振出力を歪ませ、基本波に対する高調波成分のレベルを相対的に大きくする（前第５図参照）。そして、第１と第２の水晶発振器１（ａｂ）は、図示しない選択機構からの切替信号Ｓによって電源を切り替えられて選択的に動作する。ここでは、第１水晶発振器は発振周波数（基本波）を155.52ＭHz（第１発振周波数）とし、第２水晶発振器は166.628575ＭHz（第２発振周波数）とする。
【００１２】
表面波フィルタ１０は、圧電基板１１上に送受信用の一対のＩＤＴ（Inter Digital Transducer）を二組１２（ａｂ）、１３（ａｂ）、上下に並べてなる。二組のＩＤＴ１２、１３はそれぞれ第１及び第２のフィルタを形成する。そして、第１フィルタの入力端Ａは第１水晶発振器１ａの出力に、第２フィルタの入力端Ｂは第２水晶発振器１ｂの出力に接続する。また、第１フィルタと第２フィルタの出力は共通接続され一出力端Ｃとする（第２図）。
【００１３】
そして、第１フィルタ及び第２フィルタにおける通過域の中心周波数は、それぞれ第１発振周波数155.52ＭHz及び第２発振周波数166.628575ＭHzの４倍波となる622.08ＭHz及び666.5143ＭHzに設定される。なお、符号１４，１５はインピーダンス整合用のコンデンサ及びインダクタである。そして、コンデンサ１４及びインダクタ１５を除き、第１及び第２フィルタを形成する圧電基板１１は表面実装容器内に密閉封入される。
【００１４】
このようなものでは、周波数選択型発振器は例えば通信機器のセット基板に実装された後、切替信号Ｓよって電源を選択される。そして、第１又は第２の水晶発振器１（ａｂ）を例えば第１水晶発振器１ａの電源を選択し、第１発振周波数155.52ＭHzで動作させる。これにより、第１水晶発振器１ａに接続するとともに通過域を622.08ＭHzとした表面波フィルタ１０の第１フィルタによって、動作中の第１水晶発振器１ａの高調波成分（622.08ＭHz）を選択する。そして、これを増幅して例えば相補出力を得る。
【００１５】
このような作用を有する構成であれば、第１又は第２水晶発振器１（ａｂ）の高調波成分を表面波フィルタ１０によって選択した高周波数622.08ＭHz又は666.5143ＭHzを確実に出力として得ることができる。そして、通過域の異なる第１及び第２フィルタを一つの圧電基板から形成して表面実装容器内に密閉封入して共用するので、それぞれが個別の容器に封入された表面波フィルタを用いた場合に比較し実装面積を小さくできる。
【００１６】
また、この例では、表面波フィルタ１０は第１及び第２フィルタの出力を例えば共通接続して一出力として増幅器及びドライバＩＣを共用するので、それぞれが個々に収容された二つの高周波発振器を使用した場合に比較してさらに小型化を促進できる。
【００１７】
【他の事項】
上記実施例では、高周波出力として622.08ＭHz又は666.5143ＭHzの二周波数としたが、水晶発振器１の数を増やすことにより、三周波数以上の高周波出力を得ることができる。また、相補出力としたが単一出力としてもよく、要は表面波フィルタによって異なる水晶発振器の高調波を選択したものは本発明の技術的範囲に属する。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、【請求項１】基本波周波数が異なる第１と第２の水晶発振器を備えるとともに前記第１と第２の水晶発振器のうちのいずれか一方を切替信号によって選択的に動作させ、前記いずれか一方の水晶発振器の高調波成分を弾性表面波フィルタによって選択した周波数切替型高周波発振器であって、前記弾性表面波フィルタは圧電基板上に送受信用の一対のＩＤＴが上下に並べられて、前記第１と第２の水晶発振器の高調波成分に対応した通過域を有する第１と第２のフィルタからなり、前記第１フィルタの入力端は前記第１水晶発振器の出力に第２フィルタの入力端は第２水晶発振器の出力に接続し、前記第１フィルタの出力と前記第２フィルタの出力は共通接続された一出力端とする。したがって、高周波数とした複数の周波数のうちのいずれかを選択できて小型化を促進する周波数選択型発振器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明する周波数選択型発振器のブロック回路図である。
【図２】本発明の一実施例に適用する表面波フィルタの模式的な平面図である。
【図３】従来例を説明する高周波発振器のブロック回路図である。
【図４】従来例を説明する水晶発振器の出力波形図である。
【図５】従来例を説明する周波数スペクトラム図である。
【符号の説明】
１ 水晶発振器、２、１０ 表面波フィルタ、３ 増幅器、４ 水晶振動子、５ 発振用増幅器、６ 電圧可変容量素子、７ 高周波阻止抵抗、８ ドライバＩＣ、１１ 圧電基板、１２、１３ ＩＤＴ電極、１４ コンデンサ、１５ インダクタ．
Claims (1)
- 基本波周波数が異なる第１と第２の水晶発振器を備えるとともに前記第１と第２の水晶発振器のうちのいずれか一方を切替信号によって選択的に動作させ、前記いずれか一方の水晶発振器の高調波成分を弾性表面波フィルタによって選択した周波数切替型高周波発振器であって、前記弾性表面波フィルタは圧電基板上に送受信用の一対のＩＤＴが上下に並べられて、前記第１と第２の水晶発振器の高調波成分に対応した通過域を有する第１と第２のフィルタからなり、前記第１フィルタの入力端は前記第１水晶発振器の出力に第２フィルタの入力端は第２水晶発振器の出力に接続し、前記第１フィルタの出力と前記第２フィルタの出力は共通接続された一出力端としたことを特徴とする周波数切替型高周波発振器
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|---|---|---|---|
| JP2001137574A JP3921355B2 (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 周波数切替型高周波発振器 |
| EP02253163A EP1257050A3 (en) | 2001-05-08 | 2002-05-07 | High frequency oscillator of frequency switching type and high-frequency oscillation method |
| CA002385222A CA2385222A1 (en) | 2001-05-08 | 2002-05-07 | High-frequency oscillator of frequency switching type and high-frequency oscillation method |
| US10/140,756 US6756863B2 (en) | 2001-05-08 | 2002-05-07 | High-frequency oscillator of frequency switching type and high-frequency oscillation method |
| CN02119062.3A CN1384600A (zh) | 2001-05-08 | 2002-05-08 | 频率开关型高频振荡器和高频振荡方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001137574A JP3921355B2 (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 周波数切替型高周波発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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