JPH11312924A - 電圧制御型発振回路 - Google Patents

電圧制御型発振回路

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JPH11312924A
JPH11312924A JP10117574A JP11757498A JPH11312924A JP H11312924 A JPH11312924 A JP H11312924A JP 10117574 A JP10117574 A JP 10117574A JP 11757498 A JP11757498 A JP 11757498A JP H11312924 A JPH11312924 A JP H11312924A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
transistor
oscillation
voltage
buffer
Prior art date
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Pending
Application number
JP10117574A
Other languages
English (en)
Inventor
Reiji Tomiyoshi
礼二 冨吉
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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Publication of JPH11312924A publication Critical patent/JPH11312924A/ja
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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はC/N特性が良好で、且つ出力レベ
ルの高い発振出力が得られる電圧制御型発振回路を提供
する。 【解決手段】 本発明は、制御電圧Vtが印加される共振
回路部Xと、発振トランジスタTR2 を含む負性抵抗回路
部Yと、バッファートランジスタTR1 を含む増幅回路部
Zとから成なるとともに、前記バッファートランジスタ
TR1 と発振トランジスタTR2 とがカスコード接続されて
成り、前記制御電圧Vtに応じた所定周波数の発振出力を
行う電圧制御型発振回路である。そして、ベース接地さ
れたバッファートランジスタTR1 のエミッタに一端が接
地された電流バイパス回路Wを接続した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電圧制御型発振回
路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高周波無線装置、特に携帯電話装置の回
路構成は、受信系回路と送信系回路と局部発振信号、キ
ャリア信号を形成する送受信周波数制御回路とに大きく
分けられる。上述の通信装置の送信系回路においては、
送信すべきI信号、Q信号を所定周波数の周波数のキャ
リア信号に変調する方法としては、変調回路で所定周波
数のキャリア信号をミキサーによって周波数混合合成し
て、必要な周波数帯域のみを通過させるフィルタ、さら
に、所定レベルに増幅していた。
【0003】この送信系回路において、I信号/Q信号
の変調信号に基づいて、直接、電圧制御型発振回路で発
振出力させる方式が提案されている(一般に、オフセッ
トPLL方式)。このオフセットPLL方式における電
圧制御型発振回路では、搬送波となる所定周波数で発振
させるため、発振出力後の信号を周波数混合合成処理及
び所定周波数帯域抽出するためのフィルタが不要とな
り、通信装置全体の小型化が可能となる。
【0004】従来、キャリア信号を形成する送受信周波
数制御回路に用いられる電圧制御型発振回路では、図3
に示すような構成がされていた。
【0005】制御電圧端子Vtに供給される制御電圧に
よって制御された共振周波数で共振動作する共振回路部
Xと、共振回路部Xに接続され、且つ発振条件を整える
発振トランジスタTR2 を含む負性抵抗回路Yと、該負性
抵抗回路部Yと接続され、且つ発振信号を増幅するバッ
ファートランジスタTR1 を含む増幅回路部Zとから構成
されている。
【0006】この負性抵抗回路部Yを構成する超高周波
用トランジスタである発振トランジスタTR2 と増幅回路
部の超高周波用トランジスタであるバッファートランジ
スタTR1 とが互いにカスコード接続されていた。即ち、
バッファートランジスタTR1のエミッタと発振トランジ
スタTR2 のコレクタとが接続している。そして、電源電
圧Vccは、バッファートランジスタTR1 から発振トラ
ンジスタTR2 のエミッタに供給されている。これによ
り、バッファートランジスタTR1 のコレクタからエミッ
タに流れるコレクタ電流Ic1 は、そのまま、発振トラ
ンジスタTR2 のコレクタ電流Ic2 として流れていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述の電圧制御型発振
回路を、オフセットPLL方式における電圧制御型発振
回路に用いるあたり、発振出力レベルが充分に高いこ
と、さらに、C/Nが良好なことが要求される。
【0008】ところが、上述の電圧制御型発振回路で、
高い出力レベル、例えば約10dBm以上を得るために
は、バッファートランジスタTR1 のコレクタ電流Ic1
を増加させる必要がある。
【0009】バッファートランジスタTR1 のコレクタ電
流Ic1 を増加させると、同時に、発振トランジスタTR
2 のコレクタ電流Ic2 も同時に増加してしまう。
【0010】このように、発振トランジスタTR2 のコレ
クタ電流Ic2 が増加してしまうと、FT(利得帯域巾
積)が高い超高周波用トランジスタである発振トランジ
スタTR2 では、NF( 雑音指数) が劣化してしまい、そ
の結果、キャリアノイズ特性が大きく劣化した出力しか
得られないという問題があった。
【0011】逆に、発振トランジスタTR2 の雑音指数を
考慮して、出力のキャリアノイズ特性を満足するするよ
うな値とするためには、発振トランジスタTR2 のコレク
タ電流Ic2 を例えば10mA以下としなくてはなら
ず、その結果、カスコード接続されたバッファートラン
ジスタTR1 の出力レベルを高くできないということにな
る。
【0012】本発明は、上述の問題点に鑑みて案出され
たものであり、その目的は、カスコード接続されて成る
発振トランジスタとバッファートランジスタとを有する
発振回路部及び増幅回路部を有し、C/N特性が劣化す
ることがなく、しかも、高い出力レベルを得られる電圧
制御型発振回路を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、制御電圧が印
加される共振回路部と、発振トランジスタを含む負性抵
抗回路部と、バッファートランジスタを含む増幅回路部
とから成なるとともに、前記バッファートランジスタと
発振トランジスタとをカスコード接続し、前記制御電圧
に応じた所定周波数の発振出力を行う電圧制御型発振回
路において、前記バッファートランジスタと発振トラン
ジスタとの接続点に、一端が接地された電流バイパス回
路を形成し、バッファートランジスタのコレクタ電流を
発振トランジスタのコレクタ電流と前記電流バイパス回
路に流れるバイパス電流に分流したことを特徴とする電
圧制御型発振回路である。
【0014】
【作用】本発明によれば、増幅回路部の高周波的にベー
ス接地されたバッファートランジスタと負性抵抗回路部
の高周波的にコレクタ接地された発振トランジスタとが
カスコード接続されており、バッファートランジスタの
エミッタと接地との間に電流バイパス回路を付加してい
る。
【0015】即ち、バッファートランジスタに流れるコ
レクタ電流を、発振トランジスタに流れるコレクタ電流
と電流バイパス回路に流れる電流とに分流される。
【0016】従って、バッファートランジスタには、発
振出力を高レベル、例えば10dBm以上を得るための
コレクタ電流、例えば40mAを流すことができる。
【0017】しかも、発振トランジスタには、バッファ
ートランジスタのコレクタ電流に比較して充分に小さい
コレクタ電流とすることができるため、発振トランジス
タをNF(雑音指数)が良好なポイントで動作させるこ
とができる。
【0018】これにより、発振トランジスタからバッフ
ァートランジスタへの信号が、雑音などの重畳がなく、
CN特性が非常に安定した信号となり、この信号を充分
に高いレベルに増幅することができる。
【0019】これによって、C/N特性が劣化すること
がなく、しかも、高い出力レベルを得られる電圧制御型
発振回路となり、高周波無線装置のオフセットPLL方
式の送信回路に簡単に対応させることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の電圧制御型発振回
路を図面に基づいて説明する。
【0021】図1は、本発明の電圧制御型発振回路が用
いられる携帯用電話装置の送信回路の一部分を示すブロ
ック回路図であり、図2は、本発明の電圧制御型発振回
路の一部ブロックの回路図である。
【0022】図1においては、送信側回路系統の概略を
示すブロック図であり、変調回路(I/Qmod)、位
相検出回路(Phase Detector) 、ロープフィルタ(loop
filter) 、電圧制御型発振回路(VCO) 、バッファーアン
プ(Buffer Amp) 、ローパスフィルタ(LPF)などから構
成されている。
【0023】この送信側回路系統では、送信すべき信号
(I信号、Q信号)は、変調回路(I/Qmod)で、
例えば270MHzの周波数の信号に変調される。その
後、位相検出回路(Phase Detector) で、電圧制御型発
振回路VCO で発振すべき周波数の情報が決定される。そ
して、ロープフィルタ(loop filter) で、電圧制御型発
振回路VCO に与える制御電圧Vtが決定される。そし
て、電圧制御型発振回路VCO で、制御電圧Vtに応じ
て、例えば920MHzの発振出力を行う。この発振出
力はバッファーアンプ(Buffer Amp) で増幅されて、ロ
ーパスフィルタ(LPF) を介してアンテナより放出され
る。
【0024】そして、電圧制御型発振回路VCO の発振出
力は、ミキサーmiX で、局部発振信号と合成されて、例
えば270MHzの周波数の帰還信号が位相検出回路に
帰還されることになる。
【0025】上述の電圧制御型発振回路VCO は、図2に
示すように、上述の制御電圧Vtによって所定共振周波
数で共振する共振回路部X、発振条件を安定化させる負
性抵抗回路部Y、所定周波数の発振信号を増幅する増幅
回路部Zとから構成されている。
【0026】図において、制御電圧端子Vtには、上述
の発振周波数の決定するための制御電圧(以下、符号V
tを記す)が供給され、電源電圧端子Vccには、所定
電源電圧Vccが供給される。この電源電圧Vccは、
バッファートランジスタTR、発振トランジスタTR
に供給されるバイアスである。出力端子Outはバ
ッファートランジスタTR1 のコレクタより導出される発
振出力を出力する端子である。
【0027】共振回路部Xは、図では省略しているが、
制御電圧Vtを所定容量成分に変換するバリキャップダ
イオード、該バリキャップダイオードの容量成分を含め
て、実質的にLC共振回路を構成する共振手段(マイク
ロストリップ線路、誘電体誘電体共振器など)から構成
されている。
【0028】負性抵抗回路部Yは、コレクタ接地された
発振トランジスタTR2 を中心に構成され、前記共振回路
部Xの発振条件を整えるものである。
【0029】増幅回路部Zは、ベース接地されたバッフ
ァートランジスタTR1 を中心に構成され、共振回路部X
の信号、実際には、発振トランジスタTR2 の動作による
信号を増幅し、コレクタから出力する。
【0030】上述の負性抵抗回路部Yと増幅回路部Zに
おいて、共振回路部Xからの信号が発振トランジスタTR
2 のベースに入力されると、発振トランジスタTR2 のコ
レクタ電流が変動し、これに応じて、バイアス電圧から
接地の間で分圧している抵抗による分圧比が変動する。
そして、増幅トランジスタTR1 のベース電圧の変動に応
じて、増幅トランジスタTR1 で所定増幅率で増幅された
信号が、バッファートランジスタTR1 のコレクタから出
力される。
【0031】以上のようにカスコード接続されたベース
接地のバッファートランジスタTR1とエミッタ接地の発
振トランジスタTR2 において、本発明は、バッファート
ランジスタTR1 のエミッタ即ち、バッファートランジス
タTR1 と発振トランジスタTR2 の接続点Pと接地電位と
の間に、電流バイパス回路Wを形成したことである。
【0032】この電流バイパス回路Wは、バイパス抵抗
RP を具備している。
【0033】従って、バッファートランジスタTR1 のコ
レクタ電流Ic1 は、上述の接続点Pで分流されて、発
振トランジスタTR2 に流れ込むコレクタ電流Ic2 と電
流バイパス回路Wに流れ込むバイパス電流Ip とになる
(Ic1 =Ic2 +Ip )。
【0034】バッファートランジスタTR1 及び発振トラ
ンジスタTR2 は、TF(利得帯域巾積)が高い超高周波
用トランジスタであり、電圧制御型発振回路VCO から高
い出力レベル、例えば10dBm以上の発振出力を得る
ために、例えばコレクタ電流Ic1 を約40mAとす
る。そして、バイパス抵抗RP の所定値、例えば、数1
0〜数100Ωに設定し、コレクタ電流Ic2 とバイパ
ス電流Ip との分流比率を制御する。例えば、バイパス
抵抗RP を120Ωとすることにより、発振トランジス
タTR2 に流れるコレクタ電流Ic2 を例えば10mA程
度、バイパス電流Ip を例えば30mA程度になるよう
に制御した。
【0035】以上のように、バッファートランジスタTR
1 のコレクタ電流Ic1 を大きく設定し、充分に高い出
力レベルを得ることができる。
【0036】同時に、電流バイアス回路Wを設けたこと
により、発振トランジスタTR2 のコレクタ電流Ic2
制限できるため、その結果、発振トランジスタTR2 を、
超高周波トランジスタのNF(ノイズ指数)の良好なポ
イントで動作させることができる。
【0037】これにより、バッファートランジスタTR1
の発振出力を、例えば120dBc(1GHz帯におい
て、100kHzオフセット時)で、しかも、10dB
m以上の高いレベルとすることができる。
【0038】上述の電圧制御型発振回路VCO を例えばオ
フセットPLL方式の送信回路に用いた場合には、電圧
制御型発振回路VCO の出力レベルが得られることから、
バッファーアンプ(Buffer Amp)での増幅率の負担を低減
できる。例えば、最終的に例えば33dBmの搬送波を
得る場合、従来のバッファーアンプ(Buffer Amp)で
は、0dBmからいっきに33dBmまで増幅する必要
があったが、本発明の電圧制御型発振回路VCO では、発
振出力の出力レベルが例えば10dBmであるから、バ
ッファーアンプ(Buffer Amp) で、10dBmから33
dBmに増幅すればよい。従って、バッファーアンプ
(Buffer Amp) での増幅率の負担を軽減することができ
る。
【0039】このように、電圧制御型発振回路VCO の発
振出力を直接、バッファーアンプで増幅のは、電圧制御
型発振回路VCO の発振出力のC/N特性が良好に維持さ
れていることに起因するものである。
【0040】尚、上述の実施例では、電圧制御型発振回
路VCO では、送信系回路系の電圧制御型発振回路で説明
したが、従来の送受信周波数制御回路を構成する受信側
の第1中間局部発振信号、第2中間局部発振信号、さら
に送信用局部発振信号を形成するための電圧制御型発振
回路に用いることができる。
【0041】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電圧制
御型発振回路のC/N特性を良好に保ち、しかも、発振
出力レベルを高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電圧制御型発振回路を用いる通信装置
の送信回路の一部を示すブロック図である。
【図2】本発明の電圧制御型発振回路の一部ブロック回
路となった回路図である。
【図3】従来の電圧制御型発振回路の一部ブロック回路
となった回路図である。
【符号の説明】
VCO・・・電圧制御型発振回路 X・・・・・共振回路部 Y・・・・・負性抵抗回路部 Z・・・・・増幅回路部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御電圧が印加される共振回路部と、発
    振トランジスタを含む負性抵抗回路部と、バッファート
    ランジスタを含む増幅回路部とから成なるとともに、前
    記バッファートランジスタと発振トランジスタとをカス
    コード接続し、前記制御電圧に応じた所定周波数の発振
    出力を行う電圧制御型発振回路において、 前記バッファートランジスタと発振トランジスタとの接
    続点に、一端が接地された電流バイパス回路を形成し、
    バッファートランジスタのコレクタ電流を発振トランジ
    スタのコレクタ電流と前記電流バイパス回路に流れるバ
    イパス電流に分流したことを特徴とする電圧制御型発振
    回路。
JP10117574A 1998-04-27 1998-04-27 電圧制御型発振回路 Pending JPH11312924A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6359521B1 (en) 1999-09-01 2002-03-19 Alps Electric Co., Ltd. Oscillator with buffer circuit in which deterioration in C/N ratio is lightened
US6593822B2 (en) 2000-06-30 2003-07-15 Alps Electric Co., Ltd. Oscillator for achieving stable oscillation
CN102694504A (zh) * 2011-03-24 2012-09-26 日本电波工业株式会社 压控振荡电路和晶体振荡器
CN110417352A (zh) * 2019-08-26 2019-11-05 厦门英诺迅科技有限公司 一种稳定恒流偏置cascode mmic vco

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