KR0161106B1 - 전압 제어형 발진기 - Google Patents

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KR0161106B1 KR1019950005293A KR19950005293A KR0161106B1 KR 0161106 B1 KR0161106 B1 KR 0161106B1 KR 1019950005293 A KR1019950005293 A KR 1019950005293A KR 19950005293 A KR19950005293 A KR 19950005293A KR 0161106 B1 KR0161106 B1 KR 0161106B1
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신지 고마
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무라따 야스따까
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Abstract

기판상에 형성된 도전 패턴으로 이루어진 쵸크 코일(L2)떼 임피던스 조정용 커패시터(Cc)가 병렬 접속되며, 제어 전압 인가 회로의 임피던스가 조정되고, 쵸크 코일(L2)을 거쳐 공진 회로(1)에 포함된 가변용량 다이오드(VD)에 제어 전압이 인가되며, 이 제어 전압에 의해 공진 주파수가 결정된다.

Description

전압 제어형 발진기
제1도는 종래 VCO 의 회로도.
제2도는 본 발명의 일실시예의 회로도.
제3도는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 제어 전압대 발진 주파수 특성을 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 공진회로 2 : 발진단
3 : 버퍼단 4 : 출력 정합단
VD : 가변용량 다이오드 Vc : 제어 전압
L2 : 쵸크 코일 Cc : 임피던스 조정용 커패시터
Cl : 결합 커패시터 L1 : 공진용 인덕터
C2 : 공진용 커패시터
본 발명은 전압 제어형 발진기(이하, VCO라 칭함)에 관한 것이다. 보다 특정적으로, 본 발명은 가변 용량 다이오드를 포함하는 공진회로를 구비하며, 이 가변 용량 다이오드에 쵸크 코일을 거쳐 발진 주파수를 제어하기 위한 제어 전압이 부여되는 VCO에 관한 것이다.
제1도는 종래 VCO의 일예를 도시하는 회로도이다.
제1도에 있어서, VCO(10)는 공진회로(1)와, 발진단(2)과, 버퍼단(3), 및 출력 정합단(4)을 포함한다. 공진회로(1)는 제어단자 C에 인가된 제어 전압 Vc에 의해 공진 주파수가 변화한다. 발진단(2)은 공진회로(1)의 공진 주파수에서 발진 주파수를 결정한다. 버퍼단(3)은 발진단(2)에서 출력된 신호를 증폭함과 동시에, 부하 변동에 의해 발진단(2)에서의 발진 주파수가 변동하는 것을 방지한다. 출력 정합단(4)은 버퍼단(3)과 출력단자 P에 접속된 차단회로와의 정합을 이룸과 동시에 고조파를 억제한다.
공진회로(1)는 가변 용량 다이오드 VD 와, 결합 커패시터 Cl과, 공진용 인덕터 Ll과, 공진용 커패시터 C2를 포함한다.
가변 용량 다이오드 VD의 캐소드와 결합 커패시터 Cl의 일단이 접속되며, 이 접속점에 쵸크 코일 L2를 거쳐 제어 단자 C에 인가된 제어 전압이 부여된다. 가변 용량 다이오드 VD의 애노드는 접지되며, 결합 커패시터 Cl의 다른 단은 공진용 인덕터 Ll의 일단과, 공진용 커패시터 C2의 일단, 및 결합 커패시터 C7의 일단에 접속된다. 공진용 인덕터 Ll의 다른 단과, 공진용 커패시터 C2의 다른 단은 접지된다. 발진단(2)은 발진용 트랜지스터 Q1을 포함하며, 이 트랜지스터의 베이스에는 결합용 커패시터 C7의 다른 단이 접속된다. 더욱이, 발진용 트랜지스터 Q1의 베이스에는, 전원단자 B와 접지 사이에 직렬 접속된 바이어스 저항 Rl과 R2에 의해 전원전압 VB을 분압한 전압이 바이어스 전압으로써 부여된다. 발진용 트랜지스터 Q1의 베이스와, 에미터와의 사이에는 커패시터 C5가 접속되며, 발진용 트랜지스터 Q1의 에미터와 접지사이에는 저항 R3과 커패시터 C4가 병렬 접속된다. 커패시터 C5와 C4는 콜피츠(Colpitts) 용량을 형성하고 있으며, 발진용 트랜지스터 Q1은 커패시터 C5, C4, 및 공진용 인덕터 Ll과 함께 콜피츠 발진기를 구성하며, 공진회로(1)에서 공진한 주파수에 따라 발진 동작한다.
발진단(2)의 발진 출력은 결합 커패시터 C8을 거쳐 버퍼단(3)에 부여된다.
버퍼단(3)은 베이스에 발진단(2)의 발진출력이 부여되는 버퍼용 트랜지스터 Q2를 포함한다. 버퍼용 트랜지스터 Q2의 베이스에는, 전원 단자 B와 접지사이에 직렬 접속된 바이어스 저항 R4과 R5에 의해 전원 전압 VB을 분압한 전압이 바이어스 전압으로서 부여된다. 더욱이, 버퍼용 트랜지스터 Q2의 에미터는 접지되며 버퍼용 트랜지스터 Q2의 콜렉터는 출력 정합단(4)에 포함된 쵸크 코일 L3을 거쳐 전원단자 B에 접속된다.
출력 정합단(4)은 쵸크 코일 L3과, 결합 커패시터 C10과, 출력정합 커패시터 C11을 포함한다. 결합 커패시터 C10의 일단은 버퍼용 트랜지스터 Q2의 콜렉터에 접속되며, 다른 단은 출력 단자 P에 접속된다. 출력정합 커패시터 C11의 일단은 출력 단자에 접속되며, 그의 다른 단은 접지된다. 또한, 전원 단자 B와 접지사이에는 고주파 바이어스 커패시터 C6, C12가 접속되며, 제어 단자 C와 접지사이에는 고주파 바이어스 커패시터 C3이 접속된다.
제1도에 도시된 VCO(10)는, 각 구성부품이 알루미늄등의 기판상에 실장되게 구성된다. 그리고, 제어전압 Vc의 값에 대응하여 공진회로(1)를 구성하고 있는 가변용량 다이오드 VD의 용량값이 변화하므로써, 공진회로(1)의 공진 주파수가 변화하고, 이 공진 주파수에서 발진단(2)이 발진 동작을 하며, 출력단자 P로 부터 그의 발진신호가 출력된다.
제1도에 도시된 제어 단자 C와 가변 용량 다이오드 VD와의 사이, 즉 제어전압이 인가되는 부분에 설치되어 있는 쵸크 코일 L2는, 전원 라인에 중첩되어 있는 노이즈를 제거하는등의 목적으로 설치되어 있으며, 통상은 기판상에 인쇄하여 형성된 도전 패턴에 의해 구성되어 있다. 이 쵸크 코일 L2는, 이것을 구성하는 도전 패턴의 길이가 다르면 제어 전압을 인가하는 회로 부분의 임피던스가 변화하기 때문에, 그에 따라 VCO의 C/N(반송파/노이즈)특성, S/N특성, 제어 전압 감도 특성, 제어 전압대 발진 주파수 특성등의 여러 특성을 변화시킬 수 있는 것이 실험적으로 확인되어 있다. 때문에, 발진주파수가 상이한 VCO를 설계할 때에는, 그때마다. 상술한 각 특성이 각각 소정치를 만족하므로써 도전 패턴의 길이를 결정할 필요가 있다.
그러나, 발진 주파수가 상이한 VCO마다 도전 패턴의 길이를 변화시키며, 도전 패턴이 상이한 여러 종류의 기판을 준비할 필요가 있으며, 설계비용 및 관리 비용이 상승하게 된다.
때문에, 양산상의 특성이 다소 변화해도, 1 종류의 기판에서 다수 종류의 발진 주파수가 다른 VCO를 제조하지 않을 수 없다는 문제가 있다.
그러므로, 본 발명의 주된 목적은, 1 종류의 기판에서 복수 종류의 발진 주파수가 상이한 VCO를 제조하는 경우에 있어서도, 여러 특성이 소정값을 만족할 수 있는 VCO를 제공하는 것이다.
본 발명을 간단히 말하면, 기판상에는 가변용량 다이오드를 포함하는 공진회로가 실장되며, 가변 용량 다이오드에 제어 전압을 부여하기 위한 쵸크 코일이 기팍상에 보전 패턴으로써 형성되며, 이 쵸크 코일에 임피던스를 조정하기 위한 임피던스 조정용 커패시터가 병렬 접속된다.
따라서, 본 발명에 따르면, 쵸크 코일에 임피던스 조정용 커패시터를 병렬 접속하므로써, 이 커패시터의 용량값에 대응하여 제어 전압을 인가하는 부분의 임피던스가 커진다. 즉, 쵸크 코일을 구성하고 있른 도전 패턴의 길이를 실질적으로 길게한 것과 동일하게 되며, 임피던스 조정용 커패시터의 용량값을 변화시키는 것에 의해, 제어 전압을 인가하는 부분의 임피던스를 조정할 수 있다.
보다 양호한 실시예에선, 공진 회로는 가변 용량 다이오드에 직렬 접속된 결합 커패시터와, 가변 용량 다이오드와 결합 커패시터와의 직렬회로에 대해서. 공진용 인덕터와 공진용 커패시터가 각각 병렬 접속된다.
제2도는 본 발명의 일실시예의 회로도로, 공진회로주변 부분에 대해서는 실제의 회로예를 도시하며, 기타 다른 회로부분에 대해서는 블럭도로 도시하고 있다.
제2도에 있어서, VCO는 종래예와 동일하게, 제어 단자 C와 출력 단자 P와의 사이에, 제어 단자 C에 인가된 제어 전압 Vc에 의해 공진 주파수가 변화하는 공진 회로(1)와, 발진단(2)과, 버퍼단(3), 및 출력 정합단(4)을 포함한다.
공진회로(1)와 발진단(2)은 결합 커패시터 CCI에 의해 결합되어 있다.
공진회로(1)는, 결합 커패시터 C1과, 가변 용량 다이오드 VD와, 공진용 인덕터 L1, 및 공진용 커패시터 C2를 포함한다.
제어 단자 C에 인가된 제어 전압 Vc은 쵸크 코일 L2를 거쳐 가변 용량 다이오드 VD의 캐소드에 부여된다. 쵸크 코일 L2에는, 임피던스 조정용 커패시터 Cc가 병렬 접속되어 있다.
발진단(2)과, 버퍼단(3) 및 출력 정합단(4)은 제1도에 도시된 종래예와 동일하게 구성되어 있다. 그러나, 이들 각 단의 회로 구성은 동일한 기능을 갖고 있으면 기타 다른 회로로 된 것이어도 좋고, 버퍼단(3)및 출력 겅합단(4)에 대해선 반드시 필요하지 않은 경우도 있다.
상술한 바와 같이 구성된 VCO는, 각 구성 부품이 알루미늄등의 기판상에 실장되어 구성된다. 쵸크 코일 L2는 기판상에 인쇄로 형성된 사행형상이나 직선 형상등의 임의의 형상을 가진 도전 패턴에 의해 구성되어 있다.
상술한 바와 같이, 쵸크 코일 L2에 임피던스 조정용 커패시터 Cc가 병렬 접속되어 있으므로써, 제어 전압을 인가하는 회로 부분의 임피던스가 커진다 이 때문에, C/N특성, S/N특성, 제어전압감도특성, 제어전압 대 발진 주파수 특성등의 여러 특성이 각각 소정의 값을 만족하므로써 임피던스 조정용 커패시터 Cc의 용량값이 설정 된다.
이제, C/N특성, S/N특성에 관해서 언급하면 쵸크 코일 L2를 구성하는 도전 패턴의 길이는 λ/4(λ는 VCO의 발진 주파수)가 최적값으로 언급되고 있다. 때문에, 예컨대 발진 주파수가 950㎒의 VCO에 도전 패턴의 길이를 설정한 기판을 880㎒의 VCO에 사용한 경우, 도전 패턴의 길이가 최적값 보다도 부족하게 되므로, 약 2㏈ 특성이 열화한다. 이 경우 쵸크 코일 L2에 2.0pF의 임피던스 조정용 커패시터 Cc를 병렬 접속하면, 그의 열화를 방지할 수 있다.
또한, 제어전압 감도 특성에 대해서 언급하면, 예컨대, 발진 주파수 700㎒ 대역의 VCO에선, 임피던스 조정용 커패시터 Cc의 용량값을 약 4pF으로 번환시키면, 임피던스 조정용 커패시터 Cc가 없는 경우와 비교하여 제어 전압의 감도가 약 2㎒/V 변화한다(작아짐). 공진회로(1)내의 결합 커패시터 C1의 용량값을 변화시켜도, 제어전압 감도 특성을 변화시킬 수 있으나, 이 경우에는 0.5pF 변화만으로도 제어 전압의 감도가 약 2㎒/V 변환한다. 때문에, 임피던스 조정용 커패시터 Cc의 용량값을 변화시키는 것에서, 제어전압 감도 특성의 미세조정이 가능해지며, 용이하게 소정의 값을 만족할 수 있다.
아울러, 제어전압대 발진 주파수 특성에 관해서 언급하면, 발진 주파수가 700㎒ 대의 VCO 에선, 제어전압을 인가하는 회소의 임피던스가 최적값이 아닌 경우 예컨대, 제3도의 실선으로 표시한 바와 같은 특성을 갖고 있어도, 쵸크 코일 L2에 4.5pF의 용량값의 임피던스 조정용 커패시터 Cc를 병렬 접속하면, 제3도의 점선으로 표시한 바와 같은 특성으로 되며, 직선성을 크게 개선할 수 있다.
이들 실험적으로 확인한 결과는, 상술한 발진 주파수와 상이한 것에 있어서도 동일한 결과를 얻을 수 있다는 것은 더이상 말할 필요도 없다.
이들 사실로부터 명백해지는 바와 같이, 쵸크 코일 L2에 임피던스 조정용 커패시터 Cc를 병렬 접속하므로써, 제어 전압을 인가하는 회로의 임피던스를 크게 할 수 있으며, 임피던스 조정용 커패시터 Cc의 용량값을 최적값으로 설정함으로써, VCO의 여러 특성이 소정의 값을 만족하게 할 수 있다. 때문에, 1 종류의 기판에서 여러 특성이 소정의 값을 만족한 복수 종류의 발진 주파수가 상이한 VCO를 제조하는 것이 가능해진다.

Claims (8)

  1. 전압 제어형 발진기의 공진 회로로서, 가변 용량 다이오드와, 기판상에 형성된 도전성 패턴을 포함하며, 그 일단은 제어 전압이 공급되고 다른 단은 상기 가변 용량 다이오드에 접속되어 상기 공진 회로의 공진 주파수를 제어하는 쵸크 코일과, 상기 쵸크 코일에 병렬로 접속되어 상기 쵸크 코일의 상기 일단과 상기 가변 용량 다이오드 사이의 임피던스를 조정하는 임피던스 조정용 커패시터(Cc)를 포함하는 전압 제어형 발신기의 공진 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공진 회로는, 상기 가변 용량 다이오드에 직렬로 접속된 결합 커패시터와, 상기 가변 용량 다이오드와 상기 결합 커패시터와의 직렬 회로에, 각각 병렬 접속된 공진용 인덕터와 공진용 커패시터를 더 포함하는 공친 회로.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가변 용량 다이오드는 상기 쵸크 코일과 동일 기판상에 실장되어 있는 공진회로.
  4. 제3항에 있어서, 상기 공진 회로는, 상기 가변 용량 다이오드에 직렬로 접속된 결합 커패시터와, 상기 가변 용량 다이오드와 상기 결합 커패시터와의 직렬 회로에 병렬로 각각 접속된 공진용 인덕터 및 공진용 커패시터를 더 포함하는 공진 회로.
  5. 전압 제어형 발진기로서, 가변 용량 다이오드를 포함하는 공진 회로와, 기판상에 형성된 도전성 패턴을 포함하며, 그 일단은 제어 전압이 공급되고 다른 단은 상기 가변 용량 다이오드에 접속되어 상기 공진 회로의 공진 주파수를 제어하는 쵸크 코일과, 상기 쵸크 코일에 병렬로 접속되어 상기 쵸크 코일의 상기 일단과 상기 가변 용량 다이오드 사이의 임피던스를 조정하는 임피던스 조정용 커패시터와, 베이스가 상기 공진 회로에 접속된 발진용 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 상기 베이스와 이미터를 서로 접속시키는 커패시터와, 상기 트랜지스터의 상기 이미터를 접지와 접속시키는 커패시터를 포함하여 콜피츠 발진기를 형성하는, 전압 제어형 발진기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 공진 회로는, 상기 가변 용량 다이오드에 직렬로 접속된 결합 커패시터와, 상기 가변 용량 다이오드와 상기 결합 커패시터와의 직렬 회로에 병렬로 각각 접속된 공진용 인덕터 및 공진용 커패시터를 더 포함하는 전압 제어형 발진기.
  7. 제5항에 있어서, 상기 가변 용량 다이오드는 상기 쵸크 코일과 동일 기판상에 실장되어 있는 전압 제어형 발진기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 공진 회로는 상기 가변 용량 다이오드에 직렬로 접속된 결합 커패시터와, 상기 가변 용량 다이오드와 상기 결합 커패시터와의 직렬 회로에 각각 병렬로 접속된 공진용 인덕터 및 공진용 커패시터를 더 포함하는 전압 제어형 발진기.
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