JPH0552682B2

JPH0552682B2 -

Info

Publication number: JPH0552682B2
Application number: JP58143056A
Authority: JP
Inventors: Joji Kane
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-08-03
Filing date: 1983-08-03
Publication date: 1993-08-06
Also published as: JPS6033707A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はテレビ、ラジオ、ステレオチユーナお
よびパーソナル無線の送信機や受信機その他通信
機全般に用いることができる同調型発振装置に関
するものである。

従来例の構成とその問題点近年、テレビやラジオの放送電波や通信機の通
信電波が増加しており、受信機の局部発振部とし
て希望する信号を発振する同調発振器の性能にお
いては高い同調精度、安定性および信頼性が必要
とされている。一方、同調発振器を設置するそれ
ら受信機送信機および通信機の製造コストの低
減も大きな課題であり、特に合理化が困難な高周
波部の同調発振器における構成部品について抜本
的な新技術の開発が特に必要とされている。

以下図面を参照しながら従来の同調発振器につ
いて説明する。第１図は従来の同調発振器の回路
構成図であり、１は同調インダクタ、２は可変キ
ヤパシタ、３は固定キヤパシタであり、それぞれ
によつて同調回路４を構成していた。そして、帰
還増巾器５の入力端子もしくは出力端子６が同調
回路４に接続されていた。

更に第２図は、第１図における同調回路４を構
成する従来の部品構成図であり、７は同調インダ
クタ、８は可変キヤパシタ、９は固定キヤパシタ
であり、それぞれは回路導体１０および１１によ
つて接続されていた。

しかしながら、上記のような構成においては、 (1) インダクタ部品およびキヤパシタ部品は他の
高周波部品と比較してサイズが大きく、特に高
さ寸法の高いことが同調発振器を設置した機器
の小型化と薄型化を阻害している。

(2) インダクタ部品は機械的振動によつてそのイ
ンダクタンスがずれ易く、またフエライトコア
の温度依存性が大きいのでインダクタンスが不
安定であり、同調器における同調周波数の変動
が大きい。従つて同調発振器を構成してもその
発振周波数が周囲条件によつて大きく変動す
る。

(3) インダクタ部品とキヤパシタ部品はそれぞれ
別個の部品として存在し、長い経路の回路導体
で接続されているためリードインダクタンスや
ストレーキヤパシタが多く発生して同調回路の
動作が不安定である。それによつて充分な選択
特性を確保することができず、更に不確定の周
波数点において不要な共振状態が出現するなど
の不都合が発生し、目標とする設計通りの同調
発振器を実現することができない。そのため異
常発振の発生、不要信号の発振発振信号にお
ける高調波成分の増加とそれによる歪の増加可
変同調発振周波数における変化巾の狭小化を招
来する。

(4) 同調回路は独立した最小単位機能の個別部品
の集合回路であるため部品点数の削減や製造の
合理化に限界がある。

などの問題点を有していた。

発明の目的本発明の目的はインダクタ部品とキヤパシタ部
品を一体化構成して成る同調器を設置した同調発
振器を構成することにあり、更に同調発振器の形
態を超薄型化および小型化すると共に、機械的振
動や温度変化などの周囲条件の変動に対して発振
同調動作が安定で、発振同調精度が高く、同調器
における接続リードの悪影響を除いて高周波領域
においても安定な発振同調動作が可能で、また部
品点数を削減して製造の合理化を可能にする同調
発振器を提供することにある。

発明の構成本発明の発振装置は誘導体を介して対向設置す
るかもしくは誘導体の表面で並設する電極それぞ
れのアースに接続する端子を互いに逆方向側とな
るように設定した同調器における任意の片方の電
極のオープン端子を帰還増巾器の入力端子もしく
は出力端子に接続するように構成したものであ
り、これにより同調器における対向もしくは並向
する電極において一方の電極が分布インダクタと
して作用し、またこの分布インダクタとして作用
する電極と他方の電極が対向もしくは並向するこ
とによつて先端オープンの分布定数回路を形成
し、それによつて発生する負リアクタンスによる
分布キヤパシタンスを実現し、上記の分布インダ
クタと並列に作用させて同調回路を形成するもの
であり、この同調回路を帰還増巾器の負荷もしく
は前置回路として帰還増巾器に接続設置すること
により同調発振機能を得るものである。

実施例の説明以下本発明の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第３図は本発明の実施例における発振装置の回
路構成図を示すものである。帰還増巾器１２の入
力端子もしくは出力端子１３が同調器１４に接続
される。同調器１４において、１５は分布インダ
クタおよび伝送器を屈曲させることによつて発生
する集中インダクタそれぞれの総合によるインダ
クタンスを有する伝送路電極である。一方、１６
は誘電体（図示せず）を介してもしくはその表面
において伝送路電極１５と対向もしくは並向する
伝送路電極である。そして、それぞれの伝送路電
極１５と１６によつて負リアクタンスを発生させ
る伝送路を形成する。ここで、それぞれの伝送路
電極１５と１６におけるアース端子は互いに逆方
向側となるように設定されている。また同調器１
４における入力端子１３（帰還増巾器１２におけ
る入力端子もしくは出力端子１３と共通）は伝送
路電極１５のオープン端子に設定されている。

第４図は本発明の他の実施例における発振装置
の回路構成図を示すものである。帰還増巾器１７
の入力端子もしくは出力端子１８が同調器１９と
接続される。同調器１９において、２０は分布イ
ンダクタおよび伝送路を屈曲させることによつて
発生する集中インダクタそれぞれの総合によるイ
ンダクタンスを有する伝送路電極である。一方、
２１は誘電体（図示せず）を介してもしくはその
表面において伝送路電極２０と対向もしくは並向
する伝送路電極である。そして、それぞれの伝送
路電極２０と２１によつて負リアクタンスを発生
させる伝送路を形成する。ここで、それぞれの伝
送路電極２０と２１におけるアース端子は互いに
逆方向側となるように設定されている。また同調
器１９における入力端子１８（帰還増巾器１７に
おける入力端子もしくは出力端子１８と共通）は
伝送路電極２０のオープン端子に設定されてい
る。更に、伝送路電極２０のオープン端子に設定
されている入力端子１８には可変リアクタンス素
子として電圧可変キヤパシタンスダイオード２２
が接続されている。２３は電圧可変キヤパシタン
スダイオード２２に対する制御電圧入力端子であ
る。

以上の第３図および第４図に示す実施例におい
て、それぞれの同調器１４および１９におけるア
ースに設定されている端子それぞれは、アースに
接続せずにそれぞれの同調器１４および１９にお
いて共通端子として、それぞれの帰還増巾器を含
む他の回路に接続しても所要の目的は達成するこ
とができる。更に、同調器１４および１９におけ
る入力端子１３および１８は、それぞれの伝送路
電極１５および２０の先端に設定することに限定
されるものではなく、所要インピーダンスを有す
る任意の位置に設定することができる。また電圧
可変キヤパシタンスダイオード２２の設置位置に
ついては、伝送路電極２０における所定の位置に
接続することに限定されるものではなく、伝送路
電極２０における任意の位置に接続しても所要の
目的は達成することができる。

帰還増巾器１２と同調器１４の間および帰還増
巾器１７と同調器１９の間はそれぞれにおいて直
接に接続してもよく、またコンデンサもしくはト
ランスなどの結合要素（図示せず）を介して接続
してもよいことはいうまでもない。

以上の第３図および第４図に示す実施例におい
て、それぞれの同調器１４および１９における同
調周波数を調整する必要がある場合は、伝送路電
極１６および２１における所要の部分を任意に切
開するか、もしくは伝送路電極１５，１６，２
０，２１におけるアース端子を所要の部位に任意
に設定することによつて分布キヤパシタンスおよ
びインダクタンスを変化させることができて、そ
の目的を達成することができる。

以上説明した実施例において、第３図に示すも
のは簡単な構成で単一の発振周波数を有する発振
装置を構成することができ、第４図に示すものは
発振周波数を任意に可変することができる発振装
置を構成することができる。

第５図ないし第１２図は前記第３図において説
明した同調器１４を代表して、その伝送路電極と
誘電体の構造についての実施例を示すものであ
る。第５図においてａは表面図ｂは側面図ｃは裏
面図を示す。（以下第６図ないし第１２図におい
て同様）第５図において１００は誘電体基板であ
り、１０１と１０２は分布定数回路を形成して分
布インダクタと分布キヤパシタを実現する電極で
ある。電極１０１と１０２のアース端子の設定は
第５図に示すように対向する電極相互において任
意の逆方向側となるようにする。（以下第６図な
いし第１２図において同様）第５図ａに示す(A)側
(B)側と第５図ｃに示す(A)側(B)側がそれぞれ対応す
る。（以下第６図ないし第１２図において同様）第６図においては誘電体基板１０３を介して１
個所の屈曲部を有する電極１０４と１０５がそれ
ぞれ対向設置されている。

第７図においては誘電体基板１０６を介して複
数個所の屈曲部を有する電極１０７と１０８がそ
れぞれ対向設置されている。

第８図においては誘電体基板１０９を介してメ
アンダ形状の電極１１０と１１１がそれぞれ対向
設置されている。

第９図においては誘電体基板１１２を介してス
パイラル形状の電極１１３と１１４がそれぞれ対
向設置されている。

第１０図においては誘電体基板１１５の表面に
電極１１６と１１７がそれぞれ側方対向して設置
されている。

第１１図においては誘電体基板１１８の内部に
電極１１９と１２０がそれぞれ対向設置されてい
る。

第１２図においては誘電体基板１２１の内部に
電極１２２が設置され、誘電体基板１２１の表面
に電極１２３が設置されそれぞれの電極１２２と
１２３が対向している。

以上第５図ないし第１２図の実施例において対
向設置される電極それぞれは同一形状の全面完全
対向としたが、任意の片方電極が他方電極と比較
して等価長さが異なつていても、また相方電極が
部分的に対向するようにしても実現できる。また
第１０図ないし第１２図における実施例に用いる
電極それぞれの形状は第６図ないし第９図に示す
実施例で示したものを用いても実現することがで
きる。

また、それらアース端子もしくは共通端子は、
それぞれの電極における端部のみに限定して設定
されるものでなく、互いに相異対向位置関係（そ
れぞれのアース端子もしくは共通端子の位置がそ
れぞれの電極の中心面にたいして面対称でない位
置関係）にあるそれぞれの部分に設定することが
できる。

また第６図ないし第９図に示す実施例において
は屈曲部として任意の屈曲角を有する角孤状のパ
ターンで形成したものを示したが、これとは別に
屈曲部として任意の曲率を有する円弧状のパター
ンで形成した電極で構成してもよいことはいうま
でもない。

以上それぞれの実施例において、それぞれの電
極におけるアース端子は特別にアース端子として
設定せずとも、一般的に共通端子として他の回路
部（図示せず）に接続して所要の目的は達成する
ことができる。

上記の実施例それぞれにおいて、第５図に示す
ものは簡単な電極パターンで構成することができ
ると共に高精度の電極パターンを容易に形成する
ことが可能である。それによつて設計目標の同調
周波数に対して精度よく合致した同調器を構成す
ることができる。第６図ないし第９図に示すもの
は、同調器の占有面積が小さくても比較的大きな
インダクタとキヤパシタを形成することが可能で
ある。従つて比較的低い同調周波数を有する小型
の同調器が実現でき、同調器のスペースフアクタ
を向上させることができる。第１０図に示すもの
は誘電体における片面のみで両方の電極を形成す
るこことができるので、製造プロセスを簡略化す
ることができる。更に両電極の形成プロセスにお
いては同一の電極形成プロセスで形成処理するこ
とができる。それによつて電極相互間の位置設定
精度が極めて高精度に実現することができ、設計
目標の同調周波数に対し、極めて高精度で合致し
た同調器を構成することができる。第１１図およ
び第１２図に示すものは多層回路基板の製造プロ
セスに導入することができるものである。それに
よつて電極が誘電体の内部に設置されて外部に露
出することがないので、外部条件の変動による影
響を直接に受けることがない。従つて同調器の同
調周波数に影響を及ぼさないので、極めて安定な
性能を有する同調器を実現することができる。

なお、上記それぞれの実施例における伝送路電
極としては金属導体、プリント金属箔導体、厚膜
印刷導体、薄膜導体などを使用することができ、
また上記それぞれの導体を異種組み合わせて伝送
路電極を形成してもよい。一方、誘電体としては
アルミナセラミツク、チタバリ、プラスチツク、
テフロン、ガラス、マイカ、樹脂系プリント回路
基板などを用いることができる。

以上のように構成された本実施例の同調器につ
いて以下その動作を説明する。

第１３図は本発明の同調器における動作を説明
するための等価回路である。第１３図ａにおい
て、電気長ｌを有し、互いにアース端子を逆方向
側に設定したそれぞれの伝送路電極７０，７１に
よつて形成される伝送路に対して、電圧ρを発生
する信号源７２が伝送路電極７０に接続されて信
号を供給するものとする。そして、それによつて
伝送路電極７０の先端におけるオープン端子には
進行波電圧ρ_Aが励起されるものとする。一方、伝
送路電極７１は上記の伝送路電極７０に近接して
対向設置もしくは並設されているので、相互誘導
作用によつて電圧が誘起される。

その伝送路電極７１の先端におけるオープン端
子に誘起される進行波電圧をρ_Bとする。

ここで伝送路電極７０および７１においてはそ
れぞれのアース端子が逆方向側に設定されている
ので、誘起される進行波電圧ρ_Bは励起する進行波
電圧ρ_Aに対して逆位相となる。そして、それぞれ
の進行波電圧ρ_Aおよびρ_Bは伝送路の先端がオープ
ン状態であるので、伝送路電極７０および７１よ
り成る伝送路において電圧定在波を形成すること
になる。ここで伝送路電極７０における電圧定在
波の分布状態を示す電圧分布をＫで表わすものと
すると、伝送路電極７１における電圧分布係数は
（１−Ｋ）で表わすことができる。

そこで次に、伝送路電極７０および７１におい
て任意の対向する部分において発生する電位差Ｖ
を求めると、Ｖ＝Kρ_A−（１−Ｋ）ρ_B ……(1) で表わすことができる。ここで、それぞれの伝送
路電極７０および７１が同じ電気長ｌであるとす
ると ρ_B＝−ρ_A ……(2) となり、それによつて第１式における電位差ＶはＶ＝Kρ_A＋（１−Ｋ）ρ_A＝ρ_A ……(3) となる。すなわち伝送路電極７０と７１がそれぞ
れ対向する全ての部分において電位差Ｖを発生さ
せることができる。

ここで伝送路電極７０および７１はその電極巾
Ｗを有するものとし（電極の厚みは薄いものとす
る）、さらに誘電率ξ_Sを有する誘電体を介して間
隔ｄで対向されているものとする。この場合にお
ける伝送路の単位長当りに形成するキヤパシタン
スC₀は C₀＝Ｑ／Ｖ＝Ｑ／ρ_A ……(4) Ｑ＝ξ₀ξ_SＷ・Ｖ／ｄ＝ξ₀ξ_SＷ・ρ_A／ｄ ……(5) であり、故に C₀＝ξ₀ξ_SＷ／ｄ ……(6) となる。

従つて、第１３図ａに示す伝送路は第１３図ｂ
に示すような単位長当りにおいて第６式で求まる
C₀の分布キヤパシタ７３を含んだ伝送路となる。
さらに、この伝送路は第１３図Ｃに示すように、
伝送路の分布インダクタ成分および伝送路の屈曲
形状により発生する集中インダクタ成分それぞれ
による総合的な分布インダクタ７７および７８と
分布キヤパシタ７３よりなる分布定数回路と等価
に表わすことができる。

次に、この分布キヤパシタ７３の形成における
伝送路の電気長ｌとの関係について説明する。第
１４図ａに示すような平衡モード伝送路における
単位長当りの特性インピーダンスZ₀は、第１４図
ｂに示す等価回路で表わすことができる。その特
性インピーダンスZ₀は一般的にとなる。ここで伝送路が無損失の場合はとなる。本発明の同調器における実施例の多くは
この仮定を適用することができ、かつ説明の簡略
化のため以下第８式に示す特性インピーダンスZ₀
を用いる。第８式におけるキヤパシタンスC₀は
第６式において求めた伝送路における単位長当り
のキヤパシタンスC₀と同じものである。すなわ
ち伝送路における単位長当りの特性インピーダン
スZ₀はキヤパシタンスC₀の関数であり、それは
またキヤパシタC₀に関与する誘電体の誘電体ξ_S、
伝送路電極の巾Ｗおよびそれぞれの伝送路電極の
設置間隔ｄの関数でもある。

以上のように、伝送路における単位長当りの特
性インピーダンスがZ₀で、その電気長がｌであ
り、かつ先端がオープン状態である伝送路の端子
に発生する等価リアクタンスＸはＸ＝−Z₀cotθ ……(9) で表わすことができる。ここで θ＝2π１／λ ……(10) であり、特に θ＝０〜π／２ ……(11) θ＝π〜３／２π の場合において等価リアクタンスＸはＸ≦０ ……(12) となる。すなわち伝送路の端子における等価リア
クタンスはキヤパシテイプリアクタンスとなり得
る。したがつて伝送路の電気長ｌによつてθが第
11式に該当する場合、すなわち例えば電気長ｌを
λ／４以下に設定することによりキヤパシタを形
成するとができる。そして、その形成できるキヤ
パシタのキヤパシタンスＣはで表わされるように、θの変化によつて、すなわ
ち伝送路の電気長ｌの設定によつて任意のキヤパ
シタンスＣを実現することができる。

以上第９式ないし第13式において説明した伝送
路の動作様態について図に表わしたものが第１５
図である。第１５図では、先端がオープン状態の
伝送路において、その電気長ｌの変化に従つて端
子に発生する等価リアクタンスＸが変化する様子
を表わしている。第１５図から明らかなように、
伝送路の電気長ｌがλ／４以下もしくはλ／２〜
3λ／４などにおけるような場合には負の端子リ
アクタンスを形成することが可能であり、すなわ
ち等価的にキヤパシタを形成することができる。
更に、負の端子リアクタンスを発生させる条件に
おいて、伝送路の電気長ｌを任意に設定すること
によつて、キヤパシタンスＣを任意の値に実現す
ることが可能である。

このようにして形成されるキヤパシタＣは、第
１３図ｄにおいて示す集中定数キヤパシタ７９と
して等価的に置換することができる。更に、伝送
路に存在する分布インダクタ成分および伝送路の
屈曲形成によつて発生する集中インダクタ成分そ
れぞれの総によつて形成されるインダクタは、集
中定数インダクタ８０として等価的に置換するこ
とができる。この第１３図ｄにおいてアース端子
を共通化にして表わすと、明らかに最終的には第
１３図ｅにおいて示すように、集中定数キヤパシ
タ７９および集中定数インダクタ８０より成る並
列共振回路と等価になり、同調器を実現すること
ができる。

上記説明した発振装置に用いる帰還増巾器とし
てはトランジスタ、電界効果トランジスタ、IC
などの半導体デバイスによるものや真空管による
ものなどを用いることができる。

発明の効果以上の説明から明らかなように、本発明は薄い
誘導体層を介して対向設置するかもしくは誘電体
の表面で並設する電極で同調器を構成し、その同
調器の両電極において、共振キヤパシタの全ても
しくは大部分がリードインダクタンスを付随形成
させることなく形成でき、これにより共振系に対
して不要なリードインダクタンスの介入が防止で
きる。そしてその同調器を帰還増巾器の入力端子
もしくは出力端子に接続設置するように構成して
いるので、 (1) 発振装置に用いる同調器において、インダク
タとキヤパシタの間における接続リードを設置
することなく共振回路を構成することができる
と共に同調機能を果たすことができる。それに
よつて同調器におけるリードインダクタンスお
よびストレーキヤパシタの発生を皆無にするこ
とができる。従つて、目標とする同調周波数に
おける共振以外に発生する不測の共振について
は、広い周波数帯域に渡つて存在することがな
い。その結果、安定な周波数選択特性が確保で
きて、発振すべき信号における基本波のレベル
を充分に高くすることができ、またその高調波
成分レベルを充分に低減することが可能とな
る。よつて発振信号における歪を著しく安定に
かつ小さくすることができる。また安定な周波
数選択特性が確保できることによつて、スプリ
アス妨害信号を発射するという問題を充分に軽
減することが可能となる。

(2) モジユール化することが可能な同調器を有す
る発振装置が実現できるので、機械的振動によ
つて同調器におけるインダクタンスおよびキヤ
パシタンスの定数変動の発生が皆無であり、そ
れによつて発振同調特性が極めて安定である。
また、同調器を構成する誘電体としてその誘導
率の温度依存性が小さい材料を用いることによ
つて、周囲温度の変化によるキヤパシタンスの
変動を極めて小さくすることができ、それによ
つて同調特性を極めて安定にすることができ
る。従つて、発振装置における発振周波数特性
および不要妨害信号排除特性が周囲条件の変化
に依存することなく、また発振装置を構成する
初期のみならず非常に長期間に渡つて安定にそ
れらの特性を確保することができる。

(3) 簡単な構成によつて一体化した同調器を有す
ると共に、非常にシンプルな形態の発振装置を
実現することができる。更に、超薄型でかつ小
型の発振装置を実現することが可能となる。従
つて、同調器から輻射する発振信号の不要輻射
量を極めて小さくすることができる。それによ
つて、構成する発振装置自体の発振動作を安定
にすることができるだけでなく、他の発振系に
対しても妨害影響を及ぼすことがない。

(4) 発振装置における同調器に用いる誘電体とし
て、発振器を構成する回路基板を共用すれば、
発振装置における実装形態を合理化することが
できる。また、それによつて更に同調器を構成
する部品の数量を大巾に削減することが可能で
あり、大量生産に適した発振装置が実現できる
と共に、製造コストを大巾に低減することがで
きる。

という優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の発振装置の構成回路図、第２図
は従来の発振器に用いていた同調器の部品構成斜
視図、第３図および第４図は本発明の実施例にお
ける発振装置の構成回路図、第５図〜第１２図は
本発明の実施例における発振装置に用いる同調器
の構成図であり、第５図〜第１２図においてａは
表面図、ｂは側面図、ｃは裏面図、第１３図ない
し第１５図は本発明の実施例における発振装置に
用いる同調器の動作原理説明図、第１４図は等価
回路図である。１２，１７……帰還増巾器、１４，１９……同
調器、１５，１６，２０，２１，１０１，１０
２，１０４，１０５，１０７，１０８，１１０，
１１１，１１３，１１４，１１６，１１７，１１
９，１２０，１２２，１２３，７０，７１，７
５，７６……伝送路電極、２２……電圧可変キヤ
パシタンスダイオード、１００，１０３，１０
６，１０９，１１２，１１５，１１８，１２１…
…誘電体。

Claims

【特許請求の範囲】１誘電体を介して対向設置するもしくは誘電体
の表面で並設する電極それぞれのアースに接続す
る端子を互いに対向しない相異対向位置関係いわ
ゆる上記アースに接続する端子の位置が上記それ
ぞれの電極面の中心面に対して面対称でない位置
関係となるように設定した同調器を直接または結
合要素を介して帰還増幅器に接続したことを特徴
とする発振装置。２同調器における任意の片方の電極におけるオ
ープン端子に可変リアクタンス素子を接続設置し
た特許請求の範囲第１項記載の発振装置。３可変リアクタンス素子として電圧可変キヤパ
シタンスダイオードを用いた特許請求の範囲第２
項記載の発振装置。４電極として少なくとも一個所以上の任意の屈
曲角もしくは屈曲率および任意屈曲方向を示す屈
曲部を有するものを用いた特許請求の範囲第１項
ないし第３項のいずれかに記載の発振装置。５電極としてスパイラル形状を有するものを用
いた特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
かに記載の発振装置。６一方の電極における長さを他方の電極におけ
る長さよりも任意に短く設定し、かつ任意の部分
で対向設置もしくは並設させた特許請求の範囲第
１項ないし第５項のいずれかに記載の発振装置。７誘導体の内部においてそれぞれの電極もしく
は任意の片側の電極における部分もしくは全部を
設置した特許請求の範囲第１項ないし第６項のい
ずれかに記載の発振装置。８電極それぞれにおけるアースに接続する端子
を、アースと接続せずに共通端子とした特許請求
の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載の発
振装置。