JPH07162231A - 発振回路 - Google Patents

発振回路

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JPH07162231A
JPH07162231A JP34067793A JP34067793A JPH07162231A JP H07162231 A JPH07162231 A JP H07162231A JP 34067793 A JP34067793 A JP 34067793A JP 34067793 A JP34067793 A JP 34067793A JP H07162231 A JPH07162231 A JP H07162231A
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JP
Japan
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circuit
transistor
signal
transistors
mixer
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Pending
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JP34067793A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Saito
仁 斉藤
Eru Uon Jieemusu
エル ウォン ジェームス
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
  • Channel Selection Circuits, Automatic Tuning Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波用VCOにおいて、互いに相補的なバ
ランス出力を発振するようにする。 【構成】 差動対トランジスタQ1,Q2の互いのコレ
クタベース間における正帰還回路として、C3,C4と
C5,C6の各直列回路を設け、互いに対称な構成とす
る。タンク回路はL1,C1の直列回路が外付けとされ
る。 【効果】 差動回路の正帰還回路を対称な構成として、
VCO発振出力を正逆共にバランスさせることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発振回路に関し、特に受
信RF信号からIF信号を生成するためのミキサ回路に
おけるローカル発振信号を発振する高周波用VCO(電
圧制御発振器)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、シリコンバイポーラプロセスによ
るマイクロ波帯のモノリシック集積回路(Si−MMI
C)が実用化され、L帯(1〜2.6GHz)でのダウ
ンコンバータ,アップコンバータ等が製品化されてい
る。かかるSi−MMICでは、ローカル(局部発振)
信号のための発振器を内蔵するものが多く、従来は図4
に示す如き回路が使用されている。
【0003】図4はダウンコンバータのIC1内の回路
と外付けの同調回路とを示したものである。ローカル発
振回路は差動回路構成であり、トランジスタQ1,Q2
が互いに差動対接続構成とされ、トランジスタQ3及び
抵抗R1,R2による定電流源によって動作電流が供給
される。トランジスタQ1のコレクタには負荷抵抗RL
1が接続されている。
【0004】外付けの同調回路について説明する。抵抗
RL2はトランジスタQ2のコレクタ負荷抵抗であり、
コンデンサC1,C2はトランジスタQ2のコレクタと
トランジスタQ1のベースとの間に直列接続され、差動
回路に対して正帰還を施している。
【0005】このコンデンサC1,C2の直列接続点に
は、コイルL1と可変容量ダイオードD1とが直列に接
続されて、LC共振回路を構成している。抵抗R6はこ
の可変容量ダイオードD1のバイアス電圧B5の印加抵
抗であり、このバイアス電圧B5を可変制御することに
より、ダイオードD1のインピーダンス(キャパシタン
ス)が変化し発振周波数が制御されるもので、VCOと
して動作するものである。
【0006】尚、R3,R4はトランジスタQ1,Q2
のベースバイアス(B1)用の抵抗であり、C3はトラ
ンジスタQ2のベースをバイアスするコンデンサであ
る。
【0007】このVCO出力はトランジスタQ1,Q2
のベース間から取出される。このVCO出力はバッファ
2を介してミキサ回路3(一般に、ギルバートセル型ミ
キサ回路が用いられる)のローカル入力LOへ印加され
ている。ミキサ回路3のRF入力には受信RF信号が印
加され、ローカル信号と混合されることにより、IF出
力が導出されるのである。
【0008】図4の回路の動作波形例を図5の回路シミ
ュレーションによる波形として示す。波形V1,V2は
VCO出力であり、V1はトランジスタQ2の出力をト
ランジスタQ1のベースに正帰還をかれたもので振幅が
大きいが、V2はバイパスされたトランジスタQ2のベ
ース波形であるために、V1と同相で振幅は小さい。
【0009】尚、一般に差動回路を単相入力で動作させ
た場合には、トランジスタQ1,Q2の両ベース波形は
図5に示す様にアンバランスなものとなる。
【0010】ここで、ギルバートセル型ミキサ回路3
は、一般に図10に示す如く、トランジスタQ11〜Q
16,抵抗R11〜R17からなる周知のバランス型差
動回路である。この様に、ミキサ回路3はバランス型で
あるために、ローカル入力LOの信号には、バランスし
た相補信号が必要となる。
【0011】しかしながら、図4に示すVOCの出力信
号V1,V2は前述の如く同位相のアンバランス信号で
あるために、一度この信号をバッファ2にて波形整形し
てバランスした相補信号V3,V4を生成し、ミキサ3
のローカル入力LOとする必要がある。図5において、
波形V3とV4とがバッファ2の出力波形であるが、完
全にバランスした相補信号にはなっていない。
【0012】この完全にバランスしていない相補信号V
3,V4をミキサ3のローカル入力LOへ入力すると、
このローカル入力信号成分がIF出力V5,V6へリー
クすることになる。図5において、波形V5,V6は、
ミキサ3のRF入力に信号を印加しないで、ローカル入
力LOのみを印加した場合のIF出力波形である。この
波形をフーリエ変換して周波数成分表示をしたのが、図
6であり、(A)は周波数対振幅特性,(B)は周波数
対位相特性を夫々示している。
【0013】図6の(A)から判る様に、VCOの発振
周波数1.5GHzの振幅は34mV,ミキサによる第
2高調波成分(2×LOの成分)である3GHzの振幅
は96mVとなって、極めて大きなローカル信号成分の
リークがみられることになる。
【0014】そこで、バランス型のVCOを用いる技術
があり、その例を図7に示す。差動対トランジスタQ
1,Q2,定電流源トランジスタQ3,バイアス抵抗R
1,R2及び負荷抵抗RL1,RL2により差動回路が
構成されている。そして、トランジスタQ1のコレクタ
とトランジスタQ2のベースとを接続し、またトランジ
スタQ2のコレクタをトランジスタQ1のベースへ接続
することにより、正帰還を施すようになっている。
【0015】更に、外付け同調回路としてトランジスタ
Q1,Q2のコレクタ間に、コイルL1と可変容量ダイ
オードD1,D2とからなるタンク回路を付加して発振
を行うようになっている。R6は可変容量ダイオードD
1,D2のバイアスイB6を印加する抵抗であり、この
バイアスB6がVCOの制御電圧となる。
【0016】図8はこの回路の出力発振波形をシミュレ
ーションにより示したものであり、波形V1,V2はV
COの出力波形であるが、その信号は互いに相補信号で
バランスしたものとなっている。よって、ミキサ3に対
してはこのバランス信号を直接ローカル入力LOとして
供給可能となっている。
【0017】図8の波形V5,V6は、ミキサ3にRF
信号を印加せずにローカル信号LOのみを入力した場合
のIF信号出力波形である。この波形をフーリエ変換し
て周波数成分を示したのが図9の特性図であり、(A)
は周波数対振幅特性、(B)は周波数対位相特性であ
る。
【0018】VCOの発振周波数1.15GHzの振幅
0.2mV,ミキサ3による第2高調波成分(2×LO
成分)である2.3GHzが106mVであり、ほとん
どローカル成分のリークはみられない。しかし、図4の
回路の場合と比較すると、トランジスタのサイズ、回路
の電流、コイルのインダクタンスや可変容量ダイオード
の容量が同一であるにもかかわらず、発振周波数が低
く、よって高周波のSi−MMICではこの図6の回路
は一般に用いられていない。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】以上述べた如く、図4
の回路では、VCOの出力波がアンバランスであるため
に、ミキサにおけるIF出力へのローカル信号のリーク
が問題となり、特性が悪いという欠点がある。また、図
7のバランス型VCOでは、発振周波数が低く、Si−
MMICには不適であるという欠点がある。
【0020】本発明の目的は、ミキサのIF出力へのリ
ークをなくして発振周波数が高くかつ高周波のSi−M
MICに最適な発振回路を提供することである。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明による発振回路は
互いに差動対接続構成とされた一対の第1および第2の
トランジスタと、前記第1のトランジスタのベースと前
記第2のトランジスタのコレクタとの間に接続された第
1及び第2のコンデンサの直列接続回路と、前記第2の
トランジスタのベースと前記第1のトランジスタのコレ
クタとの間に接続された第3及び第4のコンデンサの直
列接続回路と、前記第1及び第2のコンデンサの直列接
続点と前記第3及び第4のコンデンサの直列接続点と間
に設けられた同調回路とを含み、前記第1および第2の
トランジスタのコレクタ出力から相補発振信号を導出す
るようにしたことを特徴とする。
【0022】
【実施例】以下に図面を用いて本発明の実施例について
説明する。
【0023】図1は本発明の実施例の回路図であり、図
4,7と同等部分は同一符号にて示している。図におい
て、差動対接続構成とされた一対のトランジスタQ1,
Q2の各ベースには抵抗R3,R4によりベースバイア
スB1が印加されている。
【0024】トランジスタQ1,Q2の共通エミッタに
は、トランジスタQ3,抵抗R1,R2により定電流回
路が接続されている。トランジスタQ1,Q2のコレク
タには負荷抵抗RL1,RL2が接続されている。
【0025】更に、トランジスタQ1のベースとトラン
ジスタQ2のコレクタとの間には、コンデンサC3,C
4の直列回路が設けられており、またトランジスタQ2
のベースとトランジスタQ1のコレクタとの間には、コ
ンデンサC5,C6の直列回路が設けられている。これ
等コンデンサの直列回路が正帰還回路となり、トランジ
スタQ1,Q2に対して互いに対称な回路となる。
【0026】コンデンサの直列接続点の間には、集積回
路1の外部にタンク回路が外付けられて接続されてい
る。このタンク回路はコイルL1と可変容量ダイオード
D1との直列LC回路からなり、抵抗R7,R8により
ダイオードD1のバイアスB3,B4が印加され、この
バイアスがVCO制御電圧となる。
【0027】VCOの発振出力V1,V2は直接ミキサ
回路3のローカル入力LOへ印加されている。
【0028】この回路の動作について、図2に示す回路
シミュレーションによる波形にて説明する。波形V1,
V2はVCO出力波形であり、互いに相補信号でバラン
スしたものとなっている。従って、従来の如くバッファ
を介することなく直接にミキサ回路3のローカル入力L
OへこのVCO出力V1,V2を供給することが可能と
なる。
【0029】波形V5,V6はミキサ3のRF入力に信
号を入れないでローカル信号LOのみを入れたときのI
F出力波形であり、これをフーリエ変換して周波数成分
表示をしたのが図3である。
【0030】VCOの発振周波数1.7GHzの振幅が
0.2mV、ミキサ3による第2高調波成分(2×LO
成分)である3.4GHzが91mVとなっており、ロ
ーカル信号LOのリークはみられない。しかも、図7の
バランス型VCOの回路と比較すると、トランジスタの
サイズ,回路の電流,コイルのインダクタンス,可変容
量ダイオードの容量を同一としても、発振周波数は0.
5GHz以上高くなり、高周波Si−MMICに好適と
なるのである。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、IC内
部において差動回路の正、逆の相補出力を、コンデンサ
によりそれぞれ差動回路の正、逆入力に対称に正帰還を
かけて発振せしめるように発振回路を構成し、これに最
適の同調回路をIC外部に接続することにより、VCO
を構成することができる。この結果、以下の如き効果が
ある。
【0032】(1)発振器の出力が両相の振幅がバラン
ス信号として取り出されるので、ミキサーのIF出力に
ローカル信号のリークがほとんど見られなくなり、ミキ
サーの特性が改善する。
【0033】(2)従来の回路に比較すると、発振器か
らの出力を波形整形する必要がないので、バッファ回路
が不要となる。このため、従来バッファ回路のために必
要であった回路電流と、チップ上での回路の占有面積が
不要となり、ICの消費電力を低減し、チップのコスト
を低減できる。
【0034】(3)従来の同調回路に比べると、外付け
部品の点数が7点から4点に減少するので、外付け部品
の占有面積やコストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の回路図である。
【図2】図1の回路のシミュレーション波形図である。
【図3】図1の回路におけるミキサIF出力のフーリエ
変換による周波数特性図である。
【図4】従来回路の一例を示す図である。
【図5】図4の回路のシミュレーション波形図である。
【図6】図4の回路におけるミキサIF出力のフーリエ
変換による周波数特性図である。
【図7】従来回路の他の例を示す図である。
【図8】図7の回路のシミュレーション波形図である。
【図9】図7の回路におけるミキサIF出力のフーリエ
変換による周波数特性図である。
【図10】ギルバートセル型ミキサ回路を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 Si−MMIC(モノリック集積回路) 2 バッファ 3 ミキサ回路 Q1,Q2 差動対接続構成トランジスタ Q3 定電流源トランジスタ RL1,RL2 コレクタ負荷抵抗 R1〜R8 バイアス抵抗 C1〜C6 コンデンサ L1 コイル D1〜D2 可変容量ダイオード

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに差動対接続構成とされた一対の第
    1および第2のトランジスタと、前記第1のトランジス
    タのベースと前記第2のトランジスタのコレクタとの間
    に接続された第1及び第2のコンデンサの直列接続回路
    と、前記第2のトランジスタのベースと前記第1のトラ
    ンジスタのコレクタとの間に接続された第3及び第4の
    コンデンサの直列接続回路と、前記第1及び第2のコン
    デンサの直列接続点と前記第3及び第4のコンデンサの
    直列接続点と間に設けられた同調回路とを含み、前記第
    1および第2のトランジスタのコレクタ出力から相補発
    振信号を導出するようにしたことを特徴とする発振回
    路。
  2. 【請求項2】 前記同調回路は、外部制御電圧に応じて
    インピーダンスが変化自在な可変インピーダンス素子を
    含むことを特徴とする請求項1記載の発振回路。
  3. 【請求項3】 前記可変インピーダンス素子は可変容量
    ダイオード素子であることを特徴とする請求項2記載の
    発振回路。
  4. 【請求項4】 前記相補発振信号は、受信RF信号と混
    合されてIF信号を生成するミキサ回路の局部発振信号
    であることを特徴とする請求項1〜3記載の発振回路。
JP34067793A 1993-12-08 1993-12-08 発振回路 Pending JPH07162231A (ja)

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