JPH07245527A - Voltage controlled oscillator - Google Patents
Voltage controlled oscillatorInfo
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- JPH07245527A JPH07245527A JP3566994A JP3566994A JPH07245527A JP H07245527 A JPH07245527 A JP H07245527A JP 3566994 A JP3566994 A JP 3566994A JP 3566994 A JP3566994 A JP 3566994A JP H07245527 A JPH07245527 A JP H07245527A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、通信機器等に用いられ
る電圧制御発振器に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage controlled oscillator used for communication equipment and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、情報通信機器にもちいられる電圧
制御発振器は、その利用の範囲が広く、そのために使用
される周波数帯も従来の0.9GHz帯から1.9GH
z帯へと移行してきている。2. Description of the Related Art In recent years, voltage controlled oscillators used in information and communication equipment have a wide range of applications, and the frequency band used therefor is from the conventional 0.9 GHz band to 1.9 GHz.
It is shifting to the z band.
【0003】以下に従来より用いられている電圧制御発
振器について説明する。図5は従来の電圧制御発振器を
示す回路図である。図5において、TR2は発振用のト
ランジスタ、R5,R6,R7,R8はそれぞれトラン
ジスタTR2の直流バイアス用の抵抗、DR4は誘電体
共振器、C8,C9,C10,C11はコンデンサ、D
2は可変容量ダイオードで、上記電子部品等によって発
振回路が形成されている。この発振回路で作製された信
号は外部との結合用コンデンサC12を介して、コンデ
ンサC13とインダクタンスL1で構成されるローパス
フィルタを通り出力される。A voltage controlled oscillator conventionally used will be described below. FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional voltage controlled oscillator. In FIG. 5, TR2 is an oscillation transistor, R5, R6, R7 and R8 are resistors for direct current bias of the transistor TR2, DR4 is a dielectric resonator, C8, C9, C10 and C11 are capacitors, and D is a capacitor.
Reference numeral 2 is a variable capacitance diode, and an oscillation circuit is formed by the electronic components and the like. A signal produced by this oscillator circuit is output through a low-pass filter composed of a capacitor C13 and an inductance L1 via a coupling capacitor C12 with the outside.
【0004】また、コンデンサC11と可変容量ダイオ
ードD2の間に外部より電圧を加えることにより発振周
波数を電圧により制御している。たとえば、携帯電話に
おける発振周波数制御感度は13MHz/Vである。The oscillation frequency is controlled by the voltage by externally applying a voltage between the capacitor C11 and the variable capacitance diode D2. For example, the oscillation frequency control sensitivity in a mobile phone is 13 MHz / V.
【0005】また、電圧制御発振回路を構成するために
は、誘電体共振器DR4が必要であり、携帯用移動無線
機器の電圧制御発振器は誘電体共振器として高いQが得
られる誘電体共振器を使用している。Further, a dielectric resonator DR4 is required to form a voltage controlled oscillator circuit, and the voltage controlled oscillator of a portable mobile radio device is a dielectric resonator which can obtain a high Q as a dielectric resonator. Are using.
【0006】図6は、図5に示した電圧制御発振器の発
振周波数−出力電力の特性を示すグラフである。電圧制
御発振器より出力される基本発振周波数成分をF1と
し、その発振周波数成分の整数倍の発振周波数成分をそ
れぞれ、F2,F3,F4とする。F1以外の発振周波
数成分は、電圧制御発振器の出力端子に接続されるアン
プ等に悪い影響を与えるので、できる限り低いレベルの
抑えなければならない。FIG. 6 is a graph showing characteristics of oscillation frequency-output power of the voltage controlled oscillator shown in FIG. The fundamental oscillation frequency component output from the voltage controlled oscillator is F1, and the oscillation frequency components that are integral multiples of the oscillation frequency component are F2, F3, and F4, respectively. Oscillation frequency components other than F1 adversely affect the amplifier and the like connected to the output terminal of the voltage controlled oscillator, and therefore must be suppressed to the lowest possible level.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、2GHz近辺の高い周波数を直接発振さ
せるためには、誘電体共振器の無負荷Qの大きいものを
用い、かつ遮断周波数が10GHz以上で、しかもNF
の小さいトランジスタを使用しなければ、携帯電話等の
通信装置に必要なC/N特性を満足させることができな
い。また、環境温度特性における安定性、および外部の
負荷の変動による安定性を確保することが難しく、異常
発振を起こしやすくなる。However, in the above conventional configuration, in order to directly oscillate a high frequency near 2 GHz, a dielectric resonator having a large unloaded Q is used, and the cutoff frequency is 10 GHz or more. And NF
Unless a transistor having a small size is used, the C / N characteristics required for communication devices such as mobile phones cannot be satisfied. Further, it is difficult to secure the stability in the environmental temperature characteristic and the stability due to the fluctuation of the external load, and the abnormal oscillation easily occurs.
【0008】本発明は、安定した発振のみならず、低消
費電力化および低コストの電圧制御発振器を提供するこ
とを目的とする。An object of the present invention is to provide not only stable oscillation but also low power consumption and low cost voltage controlled oscillator.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するため、可変容量ダイオードに外部より電圧を加
えることにより、発振周波数を制御することができる誘
電体共振器を用いた発振回路において、基本発振周波数
の2倍の周波数を通過帯域とする2個以上の誘電体共振
器と段間容量および入出力容量から構成されたバンドパ
スフィルタを構成し、バンドパスフィルタの入出力容量
を介して発振回路と接続することによって構成するもの
である。In order to solve the above problems, the present invention provides an oscillation circuit using a dielectric resonator capable of controlling the oscillation frequency by externally applying a voltage to a variable capacitance diode. In, a bandpass filter consisting of two or more dielectric resonators having a pass band at a frequency twice the fundamental oscillation frequency, an interstage capacitance and an input / output capacitance is formed, and the input / output capacitance of the bandpass filter is It is configured by connecting to the oscillation circuit via the.
【0010】[0010]
【作用】本発明は、上記した構成により、誘電体共振器
を用いた電圧制御発振回路の共振条件による基本発振周
波数成分とトランジスタの非直線性によって基本発振周
波数の整数倍の高調波成分が出力される。前記電圧制御
発振回路の出力端子に基本発振周波数成分の2倍の発振
周波数成分のみがバンドパスフィルタの通過帯域に対応
しているので、2倍の周波数成分のみが出力として現
れ、基本発振周波数成分はバンドパスフィルタによって
減衰される。また、その他の発振周波数成分たとえば3
倍の周波数成分等もバンドパスフィルタによって減衰さ
れる。According to the present invention, with the above configuration, the fundamental oscillation frequency component due to the resonance condition of the voltage controlled oscillation circuit using the dielectric resonator and the harmonic component which is an integral multiple of the fundamental oscillation frequency are output due to the non-linearity of the transistor. To be done. At the output terminal of the voltage controlled oscillation circuit, only the oscillation frequency component twice the fundamental oscillation frequency component corresponds to the pass band of the bandpass filter, so only the double frequency component appears as an output, and the fundamental oscillation frequency component Is attenuated by the bandpass filter. Also, other oscillation frequency components, for example, 3
Double frequency components are also attenuated by the bandpass filter.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明の実施例である基本発振周波数
の帯域を遮断するために2個の誘電体共振器から構成さ
れたバンドパスフィルタを用いた電圧制御発振器の回路
図を図1を用いて説明する。1 is a circuit diagram of a voltage-controlled oscillator using a bandpass filter composed of two dielectric resonators to cut off a band of a fundamental oscillation frequency, which is an embodiment of the present invention. It demonstrates using.
【0012】図1におけるTR1は発振用のトランジス
タ、R1,R2,R3,R4はそれぞれトランジスタT
R1の直流バイアス用の抵抗、DR1は誘電体共振器、
C1,C2,C3,C4はコンデンサ、D1は可変容量
ダイオードで上記電子部品によって発振回路を構成して
おり、この発振回路の発振信号はコンデンサC5に出力
される。DR2,DR3はそれぞれ誘電体共振器、C6
は段間容量を得るためのコンデンサ、C5,C7は入出
力容量を得るためのコンデンサで、これらの電子部品に
よってバンドパスフィルタ回路を構成している。In FIG. 1, TR1 is a transistor for oscillation, and R1, R2, R3 and R4 are transistor T respectively.
A resistor for DC bias of R1, DR1 is a dielectric resonator,
C1, C2, C3 and C4 are capacitors, D1 is a variable capacitance diode which constitutes an oscillation circuit by the above electronic parts, and the oscillation signal of this oscillation circuit is output to the capacitor C5. DR2 and DR3 are dielectric resonators and C6, respectively.
Are capacitors for obtaining interstage capacitance, C5 and C7 are capacitors for obtaining input / output capacitance, and these electronic components constitute a bandpass filter circuit.
【0013】また、可変容量ダイオードD1に外部より
電圧を加えることにより、発振周波数を電圧により制御
しているが、電圧範囲2〜3Vにおける基本発振波周波
数の周波数制御範囲が10MHz/Vであるとすると、
2倍の発振周波数成分では、電圧範囲2〜3Vにおいて
周波数制御範囲が2倍の20MHz/Vとなるが、コン
デンサC4の静電容量を適切に設定することにより、希
望の周波数制御範囲を得ることができる。Further, the oscillation frequency is controlled by the voltage by externally applying a voltage to the variable capacitance diode D1, but the frequency control range of the fundamental oscillation wave frequency in the voltage range of 2 to 3 V is 10 MHz / V. Then,
With the double oscillation frequency component, the frequency control range is doubled to 20 MHz / V in the voltage range of 2 to 3 V, but the desired frequency control range can be obtained by appropriately setting the capacitance of the capacitor C4. You can
【0014】次に電圧制御発振器の動作について、図2
のブロック図を用いて説明する。発振回路1より出力さ
れた発振周波数成分は、バンドパスフィルタ2を介して
出力される。バンドパスフィルタ2は発振回路1の基本
発振周波数成分の2倍の発振周波数成分を帯域幅とする
バンドパスフィルタであるので基本発振周波数のみが通
過して、その他の発振周波数成分はバンドパスフィルタ
2によって減衰される。電圧制御発振器の出力端子3に
は、増幅器およびPLLが接続される。また、可変容量
ダイオードD1に加えられる電圧の電源端子4には、通
常PLLが接続され、PLLより電圧が出力されて目的
とする発振周波数にロックされる。Next, the operation of the voltage controlled oscillator will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to the block diagram of FIG. The oscillation frequency component output from the oscillator circuit 1 is output via the bandpass filter 2. Since the bandpass filter 2 is a bandpass filter having an oscillation frequency component twice the fundamental oscillation frequency component of the oscillation circuit 1 as the bandwidth, only the fundamental oscillation frequency passes, and the other oscillation frequency components pass through the bandpass filter 2. Attenuated by An amplifier and a PLL are connected to the output terminal 3 of the voltage controlled oscillator. Further, a normal PLL is connected to the power supply terminal 4 for the voltage applied to the variable capacitance diode D1, and the voltage is output from the PLL and locked to the target oscillation frequency.
【0015】図3は、図1に示した電圧制御発振器の発
振周波数−出力電力の特性を示すグラフである。横軸は
発振周波数、そして縦軸は出力電力を示している。電圧
制御発振器より出力される基本発振周波数成分をF1と
し、その発振周波数成分の整数倍の発振周波数成分をそ
れぞれ、F2,F3,F4とする。希望する発振周波数
成分は、F2である。FIG. 3 is a graph showing characteristics of oscillation frequency-output power of the voltage controlled oscillator shown in FIG. The horizontal axis represents the oscillation frequency and the vertical axis represents the output power. The fundamental oscillation frequency component output from the voltage controlled oscillator is F1, and the oscillation frequency components that are integral multiples of the oscillation frequency component are F2, F3, and F4, respectively. The desired oscillation frequency component is F2.
【0016】図4は本発明の一実施例における電圧制御
発振器に用いた誘電体共振器の斜視図である。誘電体共
振器5は、同軸状の誘電体6の内周面に内部導体7を形
成し、外周面には外部導体8を形成し、両導体は同軸の
一方端で接続されている。誘電体6の材料は、BaO−
TiO2 系および、BaO−TiO2 −Re2 O3 系ま
たは、Zr−Sn−TiO4 系を用いており、誘電率は
30〜110である。FIG. 4 is a perspective view of a dielectric resonator used in a voltage controlled oscillator according to an embodiment of the present invention. The dielectric resonator 5 has an inner conductor 7 formed on the inner peripheral surface of a coaxial dielectric 6 and an outer conductor 8 formed on the outer peripheral surface thereof, and both conductors are connected at one end of the coaxial. The material of the dielectric 6 is BaO-
A TiO 2 system, a BaO—TiO 2 —Re 2 O 3 system, or a Zr—Sn—TiO 4 system is used, and the dielectric constant is 30 to 110.
【0017】なお、誘電体共振器5の内部導体7および
外部導体8および短絡面は、無電解銅メッキを施したあ
とに電解銅メッキをするかあるいは、銀ペーストを焼き
付け等により導体電極を形成している。なお、半田付け
性を向上させるために両導体電極に電解半田メッキを施
してもよい。この時誘電体共振器5の外形形状は方形で
あり、内径形状は円型である。The inner conductor 7, the outer conductor 8 and the short-circuit surface of the dielectric resonator 5 are electroless copper plated and then electrolytic copper plated, or a conductor electrode is formed by baking silver paste or the like. is doing. It should be noted that both conductor electrodes may be subjected to electrolytic solder plating in order to improve solderability. At this time, the outer shape of the dielectric resonator 5 is rectangular and the inner diameter is circular.
【0018】また、誘電体共振器5と外部回路との接続
のために、必要なターミナル9を誘電体共振器5の外部
導体8と内部導体7を接続している方とは、反対の端面
より挿入して、内部導体7と電気的に接続されている。
接続方法は、圧入するかまたは、半田付けあるいは、導
電性接着剤により固定されている。In order to connect the dielectric resonator 5 to an external circuit, the necessary terminal 9 is connected to the end surface opposite to the one connecting the outer conductor 8 and the inner conductor 7 of the dielectric resonator 5. It is further inserted and electrically connected to the inner conductor 7.
The connection method is press fitting, soldering, or fixing with a conductive adhesive.
【0019】また、ターミナル9の材質はりん青銅を使
用しており、その表面は電解銅メッキを施したあとにニ
ッケルメッキを行い、さらに、半田付け性を向上させる
ために半田メッキを施している。The material of the terminal 9 is phosphor bronze, the surface of which is plated with electrolytic copper and then nickel, and further soldered to improve solderability. .
【0020】なお、半田メッキの代わりに、導体損失を
小さくする目的のために、白金処理を施してもよい。Instead of solder plating, platinum treatment may be performed for the purpose of reducing conductor loss.
【0021】[0021]
【発明の効果】本発明は、誘電体共振器を用いた電圧制
御発振回路において、基本発振周波数成分とトランジス
タの非直線性によって、基本発振周波数の整数倍の高調
波成分が出力される前記電圧制御発振回路の出力端子に
基本発振周波数成分の2倍の発振周波数成分のみが通過
するバンドパスフィルタを接続することによって、2倍
の発振周波数成分のみを効率よく、かつ安定に取り出す
ことができ、なおかつ、基本発振周波数成分および3
倍、4倍の発振周波数成分は、バンドパスフィルタによ
って減衰されるので、出力端子に接続される増幅器の異
常発振やPLLの誤動作を防ぐことができる。According to the present invention, in a voltage controlled oscillator circuit using a dielectric resonator, the voltage at which a harmonic component which is an integral multiple of the fundamental oscillation frequency is output due to the nonlinearity of the fundamental oscillation frequency component and the transistor. By connecting to the output terminal of the control oscillation circuit a bandpass filter that passes only the oscillation frequency component twice the fundamental oscillation frequency component, it is possible to efficiently and stably take out only the oscillation frequency component twice the frequency. Moreover, the fundamental oscillation frequency component and 3
Since the quadruple and quadruple oscillation frequency components are attenuated by the bandpass filter, abnormal oscillation of the amplifier connected to the output terminal and malfunction of the PLL can be prevented.
【0022】また、共振回路の無負荷Qの劣化をコンデ
ンサC4の静電容量を小さく設定するとこで防ぐことが
できるので、電圧制御発振器のC/N特性を向上させる
ことができるとともに、従来より用いられている電圧制
御発振器の部品を使用することができるのでコストを1
/2に抑えることがでる。Further, since the deterioration of the no-load Q of the resonance circuit can be prevented by setting the capacitance of the capacitor C4 to a small value, the C / N characteristic of the voltage controlled oscillator can be improved and, compared with the conventional case, Cost can be reduced because the used voltage controlled oscillator components can be used.
It can be suppressed to / 2.
【0023】さらに、周波数逓倍器を用いる発振装置と
比べると、消費電力を1/2にすることができる。Further, the power consumption can be halved as compared with the oscillator using the frequency multiplier.
【図1】本発明の一実施例における電圧制御発振器を示
す回路図FIG. 1 is a circuit diagram showing a voltage controlled oscillator according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例における電圧制御発振器のブ
ロック図FIG. 2 is a block diagram of a voltage controlled oscillator according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施例における電圧制御発振器の発
振周波数−出力電力の特性を示すグラフFIG. 3 is a graph showing characteristics of oscillation frequency-output power of the voltage controlled oscillator according to the embodiment of the present invention.
【図4】本発明の一実施例における電圧制御発振器に用
いた誘電体共振器の斜視図FIG. 4 is a perspective view of a dielectric resonator used in a voltage controlled oscillator according to an embodiment of the present invention.
【図5】従来の電圧制御発振器の回路図FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional voltage controlled oscillator.
【図6】従来の電圧制御発振器の発振周波数−出力電力
の特性を示すグラフFIG. 6 is a graph showing characteristics of oscillation frequency-output power of a conventional voltage controlled oscillator.
R1〜R8 抵抗 C1〜C13 コンデンサ TR1〜TR3 トランジスタ D1,D2 可変容量ダイオード DR1〜DR4 誘電体共振器 L1 インダクタンス 1 発振回路 2 バンドパスフィルタ 3 出力端子 4 電源端子 5 誘電体共振器 6 誘電体 7 内部導体 8 外部導体 9 ターミナル R1 to R8 Resistances C1 to C13 Capacitors TR1 to TR3 Transistors D1 and D2 Variable capacitance diodes DR1 to DR4 Dielectric resonator L1 Inductance 1 Oscillation circuit 2 Bandpass filter 3 Output terminal 4 Power supply terminal 5 Dielectric resonator 6 Dielectric 7 Internal Conductor 8 Outer conductor 9 Terminal
Claims (2)
えることにより発振周波数を制御する発振回路と、基本
発振周波数の2倍の発振周波数を通過させる2個以上の
誘電体共振器と段間容量および入出力容量から構成され
たバンドパスフィルタとを備え、前記バンドパスフィル
タと前記発振回路とを前記入出力容量を介して接合した
ことを特徴とする電圧制御発振器。1. An oscillating circuit for controlling an oscillating frequency by applying an applied voltage with a variable capacitance diode, two or more dielectric resonators for passing an oscillating frequency twice as high as a fundamental oscillating frequency, an interstage capacitance and an input capacitor. A voltage-controlled oscillator, comprising: a bandpass filter composed of an output capacitor, wherein the bandpass filter and the oscillation circuit are joined via the input / output capacitor.
誘電体共振器を用いたことを特徴とする請求項1記載の
電圧制御発振器。2. A voltage controlled oscillator according to claim 1, wherein a dielectric resonator having a rectangular outer shape and a circular inner diameter is used.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3566994A JPH07245527A (en) | 1994-03-07 | 1994-03-07 | Voltage controlled oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3566994A JPH07245527A (en) | 1994-03-07 | 1994-03-07 | Voltage controlled oscillator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07245527A true JPH07245527A (en) | 1995-09-19 |
Family
ID=12448289
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3566994A Pending JPH07245527A (en) | 1994-03-07 | 1994-03-07 | Voltage controlled oscillator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07245527A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1014587A1 (en) * | 1996-11-11 | 2000-06-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Microwave/millimeter wave injection/synchronization oscillator |
US7489175B2 (en) | 2005-08-02 | 2009-02-10 | Fujitsu Microelectronics Limited | Clock supply circuit and method |
-
1994
- 1994-03-07 JP JP3566994A patent/JPH07245527A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1014587A1 (en) * | 1996-11-11 | 2000-06-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Microwave/millimeter wave injection/synchronization oscillator |
EP1014587B1 (en) * | 1996-11-11 | 2006-05-31 | Sharp Kabushiki Kaisha | Microwave/millimeter wave injection/synchronization oscillator |
US7489175B2 (en) | 2005-08-02 | 2009-02-10 | Fujitsu Microelectronics Limited | Clock supply circuit and method |
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