JP3955460B2

JP3955460B2 - ２バンド発振器

Info

Publication number: JP3955460B2
Application number: JP2001353761A
Authority: JP
Inventors: 謙三浦
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2001-11-19
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2021-11-19
Also published as: JP2003152446A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば方式の異なる二つのシステムに共用される携帯電話機の送受信回路に組み込まれる２バンド発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の２バンド発振器を図４によって説明すると、先ず、第一の電圧制御発振器２１はほぼ１ＧＨｚ付近の第一の周波数帯Ｆ１で発振し、第一の発振トランジスタ２１ａのコレクタは高周波的に接地されると共に、緩衝増幅器２３における増幅トランジスタ２３ａのエミッタに接続される。第一の発振トランジスタ２１ａのエミッタはエミッタバイアス抵抗２１ｂによって接地され、ベースとエミッタとの間、エミッタとグランドとの間にそれぞれ帰還コンデンサ２１ｃ、２１ｄが接続される。
【０００３】
さらに、ベースは直列接続されたベースバイアス抵抗２１ｅ、２１ｆの接続点に接続されると共に、第一の共振回路２１ｇによって接地される。第一の共振回路２１ｇには発振周波数を変えるための制御電圧Ｖｔが印加される。また、ベースバイアス抵抗の一方２１ｆは接地され、他方２１ｅは第一のバイアス切替トランジスタ２１ｈのコレクタに接続され、そのエミッタは増幅トランジスタ２３ａのベースに接続される。第一のバイアス切替トランジスタ２１ｈはベースに入力される切替信号によってオン又はオフに切り替えられる。そして、第一の発振トランジスタ２１ａのエミッタが第一の結合コンデンサ２１ｉによって増幅トランジスタ２３ａのベースに接続される。
【０００４】
第二の電圧制御発振器２２はほぼ２ＧＨｚ付近の第二の周波数帯Ｆ２で発振し、第二の発振トランジスタ２２ａのコレクタは高周波的に接地されると共に、緩衝増幅器２３における増幅トランジスタ２３ａのエミッタに接続される。第二の発振トランジスタ２ａのエミッタはエミッタバイアス抵抗２２ｂによって接地され、ベースとエミッタとの間、エミッタとグランドとの間にそれぞれ帰還コンデンサ２２ｃ、２２ｄが接続される。
【０００５】
さらに、ベースは直列接続されたベースバイアス抵抗２２ｅ、２２ｆの接続点に接続されると共に、第二の共振回路２２ｇによって接地される。第二の共振回路２２ｇには発振周波数を変えるための制御電圧Ｖｔが印加される。また、ベースバイアス抵抗の一方２２ｆは接地され、他方２２ｅは第二のバイアス切替トランジスタ２２ｈのコレクタに接続され、そのエミッタは増幅トランジスタ２３ａのベースに接続される。
第二のバイアス切替トランジスタ２２ｈはベースに入力される切替信号によってオン又はオフに切り替えられる。そして、第二の発振トランジスタ２２ａのエミッタが第二の結合コンデンサ２２ｉによって増幅トランジスタ２３ａのベースに接続される。
【０００６】
増幅トランジスタ２３ａのコレクタにはストリップライン２３ｂを介して電源Ｂから電圧が印加される。また、ベースはバイアス抵抗２３ｃを介して電源Ｂに接続される。ストリップライン２３ｂは２ＧＨｚに対する波長のほぼ１／４の長さを有する。従って、その２倍の周波数帯２Ｆ２（ほぼ４ＧＨｚ）に対しては１／２波長となり、増幅トランジスタ２３ａのコレクタから電源側をみたインピーダンスが低くなるので、緩衝増幅器２３は図５に示すように２Ｆ２で減衰する利得特性となる。
【０００７】
以上の構成において、第一のバイアス切替トランジスタ２１ｈと第二のバイアス切替トランジスタ２２ｈとはオン／オフ動作が逆となっているので、第一のバイアス切替トランジスタ２１ｈがオンのときは第二のバイアス切替トランジスタ２２ｈがオフとなる。すると、第二の電圧制御発振器２２は動作せず、第一の電圧制御発振器２１が動作して第一の周波数帯Ｆ１で発振する。第一の発振トランジスタ２１ａのエミッタに現れた発振信号は第一の結合コンデンサ２１ｉを介して増幅トランジスタ２３ａのベースに入力される。増幅された発振信号はコレクタから出力される。
【０００８】
同様に、第一のバイアス切替トランジスタ２１ｈがオフのときは第二のバイアス切替トランジスタ２２ｈがオンとなる。すると、第一の電圧制御発振器２１は動作せず、第二の電圧制御発振器２２が動作して第二の周波数帯Ｆ２で発振する。第二の発振トランジスタ２２ａのエミッタに現れた発振信号は第二の結合コンデンサ２２ｉを介して増幅トランジスタ２３ａのベースに入力される。増幅された発振信号はコレクタから出力される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
第一及び第二の電圧制御発振器は基本波である発振信号の他に多数の高調波を出力する。これら高調波の中では２倍高調波のレベルが他に比較して大きい。この２倍高調波は第二の電圧制御発振器が動作する場合は緩衝増幅器によって減衰されるので、発振信号の供給先である混合器等において妨害となることはない。
しかし、第一の電圧制御発振器が動作する場合は、その２倍高調波が丁度第二の電圧制御発振器の発振周波数帯となるので、減衰することなく増幅トランジスタのコレクタから出力される。このため、混合器等に妨害を与える。
【００１０】
そこで、本発明では二つの電圧制御発振器から出力されるいずれの２倍高調波も緩衝増幅器から出力される時点でレベルを下げることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する手段として、本発明では第一の周波数帯で発振する第一の電圧制御発振器と、前記第一の周波数帯よりも高い第二の周波数帯で発振する第二の電圧制御発振器と、前記第一の電圧制御発振器から出力される発振信号又は前記第二の電圧制御発振器から出力される発振信号を択一的に増幅すると共に、前記第二の周波数帯のほぼ２倍の周波数帯で利得が減衰する特性を有する緩衝増幅器とを備え、前記第一の電圧制御発振器の出力端と前記緩衝増幅器の入力端との間には前記第一の電圧制御発振器の発振信号を前記緩衝増幅器に入力する結合回路と、トラップ手段とを介挿し、前記トラップ手段を前記第一の周波数帯の波長のほぼ１／４の長さのストリップラインによって構成し、前記ストリップラインの一端を接地すると共に他端を前記結合回路に接続し、前記トラップ手段によって前記第一の周波数帯のほぼ２倍の周波数帯を減衰させ、前記結合回路は、一端が前記第一の電圧制御発振器の出力端に接続された結合コンデンサと、一端が前記緩衝増幅器の入力端に接続された結合抵抗との直列接続回路からなり、前記ストリップラインの他端を前記結合コンデンサと前記結合抵抗との接続点に接続した。
【００１４】
また、前記第一の周波数帯をほぼ１ＧＨｚとし、前記第二の周波数帯をほぼ２ＧＨｚとした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図面に従って本発明の２バンド発振器を説明する。先ず図１において、第一の電圧制御発振器１はほぼ１ＧＨｚ付近の第一の周波数帯Ｆ１で発振する。この周波数帯はＡＭＰＳ方式の携帯電話システムで使用される。ＮＰＮ型の第一の発振トランジスタ１ａのコレクタは高周波的に接地されると共に、緩衝増幅器３におけるＮＰＮ型の増幅トランジスタ３ａのエミッタに接続される。第一の発振トランジスタ１ａのエミッタはエミッタバイアス抵抗１ｂによって接地され、ベースとエミッタとの間、エミッタとグランドとの間にそれぞれ帰還コンデンサ１ｃ、１ｄが接続される。
【００１６】
さらに、ベースは直列接続されたベースバイアス抵抗１ｅ、１ｆの接続点に接続されると共に、第一の共振回路１ｇによって接地される。第一の共振回路１ｇは内部にバラクタダイオード（図示せず）を有し、そのカソードには発振周波数を変えるための制御電圧Ｖｔが印加される。また、一方のベースバイアス抵抗１ｆは接地され、他方のベースバイアス抵抗１ｅはＰＮＰ型の第一のバイアス切替トランジスタ１ｈのコレクタに接続され、そのエミッタは増幅トランジスタ３ａのベースに接続される。第一のバイアス切替トランジスタ１ｈはベースに入力される切替信号によってオン又はオフに切り替えられる。
【００１７】
第一の発振トランジスタ１ａのエミッタは第一の電圧制御発振器１の出力端となり、増幅トランジスタ３ａのベースは緩衝増幅器３の入力端となる。そして、第一の発振トランジスタ１ａのエミッタと増幅トランジスタ３ａのベースとが第一の結合回路１ｉによって接続される。第一の結合回路１ｉは結合コンデンサＣと結合抵抗Ｒとの直列接続回路からなり、コンデンサＣが第一の発振トランジスタ１ａのエミッタ側、抵抗Ｒが増幅トランジスタ３ａのベース側に接続される。
【００１８】
また、結合コンデンサＣと結合抵抗Ｒとの接続点とグランドとの間にはトラップ手段であるストリップライン１ｊが設けられ、その一端が接地され他端は上記接続点に高周波的に接続される。ストリップライン１ｊは第一の周波数帯Ｆ１に対する波長のほぼ１／４の長さを有している。
従って、第一の発振トランジスタ１ａのエミッタと増幅トランジスタ３ａのベースとの間に介挿された結合回路１ｉとストリップライン１ｊとによる伝送特性は、図２に示すように第一の周波数帯Ｆ１のほぼ２倍である第二の周波数帯域Ｆ２付近で減衰する。
【００１９】
第二の電圧制御発振器２はほぼ２ＧＨｚ付近の第二の周波数帯Ｆ２で発振する。この周波数は第一の周波数帯Ｆ１のほぼ２倍となっており、ＰＣＳ方式の携帯電話システムに使用される。ＮＰＮ型の第二の発振トランジスタ２ａのコレクタは高周波的に接地されると共に、緩衝増幅器３における増幅トランジスタ３ａのエミッタに接続される。第二の発振トランジスタ２ａのエミッタはエミッタバイアス抵抗２ｂによって接地され、ベースとエミッタとの間、エミッタとグランドとの間にそれぞれ帰還コンデンサ２ｃ、２ｄが接続される。
【００２０】
さらに、ベースは直列接続されたベースバイアス抵抗２ｅ、２ｆの接続点に接続されると共に、第二の共振回路２ｇによって接地される。第二の共振回路２ｇは内部にバラクタダイオード（図示せず）を有し、そのカソードには発振周波数を変えるための制御電圧Ｖｔが印加される。また、一方のベースバイアス抵抗２ｆは接地され、他方のベースバイアス抵抗２ｅはＰＮＰ型の第二のバイアス切替トランジスタ２ｈのコレクタに接続され、そのエミッタは増幅トランジスタ３ａのベースに接続される。
第二のバイアス切替トランジスタ２ｈはベースに入力される切替信号によってオン又はオフに切り替えられるが、第一のバイアス切替トランジスタ１ｈのオン又はオフの切替とは逆となる。
そして、第二の発振トランジスタ２ａのエミッタが第二の電圧制御発振器２の出力端となり、第二の結合回路である結合コンデンサ２ｉによって増幅トランジスタ３ａのベースに接続される。
【００２１】
増幅トランジスタ３ａのコレクタにはストリップライン３ｂを介して電源Ｂから電圧が印加される。また、ベースはベースバイアス抵抗３ｃを介して電源Ｂに接続される。ストリップライン３ｂは第二の周波数帯Ｆ２に対する波長のほぼ１／４の長さを有する。従って、その２倍の周波数帯２Ｆ２（ほぼ４ＧＨｚ）に対しては１／２波長となり、増幅トランジスタ３ａのコレクタから電源側をみたインピーダンスは低くなるので、緩衝増幅器３は図３に示すように４ＧＨｚ付近で減衰する利得特性となる。
【００２２】
以上の構成において、前述したように、第一のバイアス切替トランジスタ１ｈと第二のバイアス切替トランジスタ２ｈとはオン／オフ動作が逆となっているので、第一のバイアス切替トランジスタ１ｈがオンのときは第二のバイアス切替トランジスタ２ｈがオフとなる。すると、第二の電圧制御発振器２は動作せず、第一の電圧制御発振器１が動作して第一の周波数帯Ｆ１で発振する。第一の発振トランジスタ１ａのエミッタに現れた発振信号は第一の結合回路１ｉを介して増幅トランジスタ３ａのベースに入力される。
【００２３】
このとき、高調波も入力されるが、２倍の高調波２Ｆ１（≒Ｆ２）に対してはストリップライン１ｊによって減衰されるので、緩衝増幅器３から出力される基本波の発振信号に対して２倍高調波のレベルは極めて低くなる。
【００２４】
同様に、第一のバイアス切替トランジスタ１ｈがオフのときは第二のバイアス切替トランジスタ２ｈがオンとなる。すると、第一の電圧制御発振器１は動作せず、第二の電圧制御発振器２が動作して第二の周波数帯Ｆ２で発振する。第二の発振トランジスタ２ａのエミッタに現れた発振信号は結合コンデンサ２ｉを介して増幅トランジスタ３ａのベースに入力される。
【００２５】
このとき、高調波も入力されるが、２倍の高調波２Ｆ２に対しては増幅トランジスタ３ａに給電するストリップライン３ｂによって減衰されるので、緩衝増幅器３から出力される基本波の発振信号に対して２倍高調波のレベルは極めて低くなる。
なお、第一の電圧制御発振器１に設けられたストリップライン１ｊは第二の周波数帯に対してはインピーダンスが低くなるが、ストリップライン１ｊと増幅トランジスタ３ａのベースとの間には結合抵抗Ｒが介挿されているので互いの干渉がなくなり、第二の周波数帯の発振信号は減衰することなく増幅トランジスタ３ａのベースに入力される。結合抵抗Ｒの抵抗値を大きくするほど干渉を避ける効果があるが、第一の電圧制御発振器１から出力される第一の周波数帯Ｆ１の入力を妨げるので、互いの関係によって最適な抵抗値を選べばよい。通常は１０オーム程度がよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、第一の周波数帯で発振する第一の電圧制御発振器と、第一の周波数帯よりも高い第二の周波数帯で発振する第二の電圧制御発振器と、第一の電圧制御発振器から出力される発振信号又は第二の電圧制御発振器から出力される発振信号を択一的に増幅すると共に、第二の周波数帯のほぼ２倍の周波数帯で利得が減衰する特性を有する緩衝増幅器とを備え、第一の電圧制御発振器の出力端と緩衝増幅器の入力端との間には第一の電圧制御発振器の発振信号を緩衝増幅器に入力する結合回路と、トラップ手段とを介挿し、トラップ手段によって第一の周波数帯のほぼ２倍の周波数帯を減衰したので、第一の電圧制御発振器から出力された発振信号の２倍高調波はトラップ手段によって減衰されて緩衝増幅に入力される。従って、緩衝増幅器から出力される２倍高調波のレベルは下がる。また、第二の電圧制御発振器から出力された発振信号の２倍高調波は感想増幅器によって減衰される。
【００２７】
また、トラップ手段を第一の周波数帯の波長のほぼ１／４の長さのストリップラインによって構成し、ストリップラインの一端を接地すると共に他端を前記結合回路に接続したので、トラップ手段は簡単になる。
【００２８】
また、結合回路は一端が第一の電圧制御発振器の出力端に接続れた結合コンデンサと、一端が緩衝増幅器の入力端に接続された結合抵抗との直列接続回路からなり、ストリップラインの他端を結合コンデンサと結合抵抗との接続点に接続したので、ストリップラインと緩衝増幅器の入力端との間に結合抵抗が接続されることになり、第二の電圧制御発振器の発振信号はストリップラインによって減衰することなく緩衝増幅器に入力される。
【００２９】
また、第一の周波数帯をほぼ１ＧＨｚとし、第二の周波数帯をほぼ２ＧＨｚとしたので、米国のＡＭＰＳ方式とＰＣＳ方式とに共用される携帯電話機の送受信器に適用出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２バンド発振器の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の２バンド発振器におけるトラップ手段の伝送特性図である。
【図３】本発明の２バンド発振器における緩衝増幅器の利得特性図である。
【図４】従来の２バンド発振器の構成を示す回路図である。
【図５】従来の２バンド発振器における緩衝増幅器の利得特性図である。
【符号の説明】
１第一の電圧制御発振器
１ａ第一の発振トランジスタ
１ｂエミッタバイアス抵抗
１ｃ、ｄ帰還コンデンサ
１ｅ、１ｆベースバイアス抵抗
１ｇ第一の共振回路
１ｈ第一のバイアス切替トランジスタ
１ｉ第一の結合回路
１ｊストリップライン（トラップ手段）
Ｒ結合抵抗
Ｃ結合コンデンサ
２第二の電圧制御発振器
２ａ第一の発振トランジスタ
２ｂエミッタバイアス抵抗
２ｃ、２ｄ帰還コンデンサ
２ｅ、２ｆベースバイアス抵抗
２ｇ第二の共振回路
２ｈ第二のバイアス切替トランジスタ
２ｉ結合コンデンサ
３緩衝増幅器
３ａ増幅トランジスタ
３ｂストリップライン
３ｃベースバイアス抵抗

Claims

第一の周波数帯で発振する第一の電圧制御発振器と、前記第一の周波数帯よりも高い第二の周波数帯で発振する第二の電圧制御発振器と、前記第一の電圧制御発振器から出力される発振信号又は前記第二の電圧制御発振器から出力される発振信号を択一的に増幅すると共に、前記第二の周波数帯のほぼ２倍の周波数帯で利得が減衰する特性を有する緩衝増幅器とを備え、
前記第一の電圧制御発振器の出力端と前記緩衝増幅器の入力端との間には前記第一の電圧制御発振器の発振信号を前記緩衝増幅器に入力する結合回路と、トラップ手段とを介挿し、前記トラップ手段を前記第一の周波数帯の波長のほぼ１／４の長さのストリップラインによって構成し、前記ストリップラインの一端を接地すると共に他端を前記結合回路に接続し、前記トラップ手段によって前記第一の周波数帯のほぼ２倍の周波数帯を減衰させ、
前記結合回路は、一端が前記第一の電圧制御発振器の出力端に接続された結合コンデンサと、一端が前記緩衝増幅器の入力端に接続された結合抵抗との直列接続回路からなり、前記ストリップラインの他端を前記結合コンデンサと前記結合抵抗との接続点に接続したことを特徴とする２バンド発振器。
前記第一の周波数帯をほぼ１ＧＨｚとし、前記第二の周波数帯をほぼ２ＧＨｚとしたことを特徴とする請求項１記載の２バンド発振器。