KR100325363B1

KR100325363B1 - 고주파발진회로

Info

Publication number: KR100325363B1
Application number: KR1019980018109A
Authority: KR
Inventors: 변상기
Original assignee: 김춘호; 전자부품연구원
Priority date: 1998-05-20
Filing date: 1998-05-20
Publication date: 2002-04-17
Also published as: KR19990085593A

Abstract

이 발명은 고주파 발진 회로에 관한 것으로, 구조 또는 재료가 다른 2개 이상의 공진 소자를 직렬 또는 병렬로 연결한 형태를 가진 공진 회로부에서 인가되는 제어 전압에 의해 상기 2개 이상의 공진 소자가 가지는 각각의 특성을 지니고 높은 주파수 선택도(Q)를 가진 고주파 신호로 변환시켜 발진시키고, 상기 공진 회로부에서 고주파 발진한 신호를 능동 회로부에서 증폭한 후 다시 입력단에 입력시킴으로써, 2개 이상 다른 구조의 공진 소자가 갖는 고유의 전기적, 구조적 장점을 갖는 고주파 발진 회로로 동작하고, 그에 따라 신호 에너지 손실을 보상하고 지속적인 발진이 이루어지도록 한다.

Description

고주파 발진 회로{MICROWAVE OSCILLATOR CIRCUIT}

이 발명은 고주파 발진 회로에 관한 것으로, 특히 고주파 및 초고주파 대역에서 저잡음 및 고안정 발진특성, 소형화 구조 및 다층구조 초소형 발진기의 구현에 매우 적합한 고주파 발진 회로에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신, 개인휴대 통신, 위성통신 등의 다채널 무선통신기는 요구되는 채널 선택을 위해 높은 주파수 대역을 가진 국부 발진기를 필요로 한다.

이러한 고주파 발진기는 매우 정확한 발진 주파수 특성을 가진 발진 회로가 요구되는데, 특히, 이동통신 단말기에서는 개인 휴대성을 높이기 위해 초소형 고주파 발진기를 필요로 한다.

상기 고주파 발진 회로는 능동소자인 트랜지스터를 포함하는 증폭회로인 능동 회로부와, 수동소자인 공진 회로를 구성하는 공진 회로부를 필수 구성요소하며, 상기 공진 회로부의 구조 및 전기적 특성에 의해 다양한 특성을 가지게 된다.

가장 일반적으로 사용되는 고주파 발진 회로로는 궤환 신호를 커패시터로 추출 및 분배하여 사용하는 콜핏츠형 발진기가 있으며, 이와 같은 콜핏츠형 발진기는 일본특허공개 평2-235411호 등에 기재되어 있다.

일본특허공개 평2-235411호에 도시된 고주파 발진 회로는 공진 소자를 포함하여 이루어져 고주파 신호를 발생시키는 공진 회로부와, 초소형 트랜지스터를 포함하여 상기 공진 회로부의 출력신호를 증폭 및 궤환시켜 상기 공진 회로부에 의해 발생한 에너지 손실을 보상하고, 계속해서 발진하도록 하는 능동 회로부로 이루어져 있다.

상기 공진 회로부는 상기 공진 소자의 인덕턴스 값 및 그외 구성되는 부품의 용량에 의해 고유 발진주파수 신호가 결정되고, 외부 순시전압 변동에 의해 트리거되어 DC 공급전원에 의한 고주파 신호 발진이 발생한다.

상기 공진 소자로는 유전체 공진기, 마이크로스트립선로(microstrip line) 공진기 및 코일 공진기등이 사용되어 공진 루프의 다른 용량 성분에 의하여 발진 주파수가 결정된다.

그리고, 상기 공진 회로부에서 인가된 발진 신호는 상기 능동 회로부에 의해 증폭 및 180。 위상 반전되고, 궤환시 다시 180。 재위상 반전이 되어 상기 공진 회로부의 신호 에너지 손실을 보상하고 지속적인 발진이 유지된다.

상기 고주파 발진 회로의 공진 회로부는 유도성 리액턴스 에너지 저장 공진 소자로서, 유전체 공진기 , 코일 인덕턴스 및 마이크로 스트립 인덕터 등이 주로 사용되는데, 일반적으로 주파수 선택도가 높은 고주파 발진기를 구현하기 위해서는 유전체 공진기를 공진 소자로 사용한다.

그러나, 상기 유전체 공진기를 공진 소자로 사용하면, 고주파 발진기 부품의 전체적인 크기가 커지는 단점이 있다.

그래서, 최근의 이동통신용, 개인 휴대 통신용 고주파 발진기는 최적의 초소형화를 구현하기 위해 필수적으로 마이크로 스트립선로 인덕터를 사용한다.

그러나, 공진 소자로서 마이크로 스트립선로 인덕터를 사용하면, 주파수 선택도가 낮아 출력감소 및 주파수 안정도 저하와 함께 위상 잡음 특성이 저하되어 디지털 이동통신용으로 부적합하기 때문에 저 잡음회로 구현을 위한 보다 복잡한 회로 구조를 채택하거나 출력단에 부가적인 증폭회로가 요구되는 단점이 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위해, 코일 인덕터를 공진 회로부의 공진소자로 사용하는 고주파 발진기를 이용하기도 하나, 이와 같은 코일 인덕터 고주파 발진기는 체적이 마이크로스트립선로 인덕터 고주파 발진기에 비교하여 증가하고 코일 인덕터의 허용오차 변동이 크기 때문에 정밀한 주파수 특성의 고주파 발진기 구현이 어려우며 발진 주파수의 정밀한 조정 또한 어려운 단점이 있다.

따라서 이 발명은 상기와 같은 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로서, 다른 구조 또는 재료의 유도성 공진 소자를 2개 이상 사용함으로써, 다른 구조의 공진 소자가 갖는 고유의 전기적, 구조적 장점을 갖는 동시에 회로적 구성이 단순하면서도 고안정, 저잡음인 초소형 고주파 발진 회로를 제공하는데 있다.

도1은 이 발명의 제1실시예에 따른 고주파 발진 회로의 회로도이고,

도2는 이 발명의 실시예에 따른 고주파 발진 회로의 다층 PCB 구조를 나타낸 도면이고,

도3은 이 발명의 제2실시예에 따른 고주파 발진 회로의 회로도이고,

도4a와 도4b는 종래와 이 발명의 실시예에 따른 고주파 발진 회로의 주파수 선택도를 계산하기 위한 군지연시간 시뮬레이션 파형도이고,

도5a와 도5b는 종래와 이 발명의 실시예에 따른 고주파 발진 회로의 위상 잡음을 측정한 파형도이다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 이 발명은,

구조 또는 재료가 다른 2개 이상의 공진 소자를 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 연결한 형태를 가진 공진 회로부에서 인가되는 제어 전압을 상기 2개 이상의 공진 소자가 가지는 각각의 특성을 지니고 높은 주파수 선택도(Q)를 가진 고주파 신호로 변환시켜 발진시키고, 상기 공진 회로부에서 고주파 발진한 신호를 능동 회로부에서 증폭한 후 다시 입력단에 입력시킴으로써 상기 공진 회로부의 신호 에너지 손실을 보상하고 지속적인 발진이 이루어지도록 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 이 발명의 구성은,

제어 전압에 따라 고유 발진 주파수를 결정하는 공진회로와, 상기 공진 회로에서 출력하는 신호를 증폭하고 상기 공진 회로에서 손상된 에너지를 보상하여 계속적인 발진이 가능해지도록 하는 능동 회로로 이루어져 있으며,

특히, 상기 공진회로는

상기 제어 전압에 연결된 입력 쵸크 인덕터와,

상기 입력 쵸크 인덕터에 캐소드가 연결되고 접지단에 애노드(anode)가 연결된 배랙터 다이오드와,

상기 입력 쵸크 인덕터 및 상기 배랙터 다이오드의 캐소드(cathod)에 일단이 연결된 제1커패시터와,

상기 제1커패시터의 타단에 연결되어 있으며, 종류가 다른 2개 이상의 유도성 공진 소자를 가지는 공진 소자부로 이루어진다.

한편, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하는 이 발명의 다른 구성은,

특히, 상기 공진회로는

상기 제어 전압에 연결된 입력 쵸크 인덕터와,

상기 입력 쵸크 인덕터에 애노드가 연결된 배랙터 다이오드와,

상기 배랙터 다이오드에 연결되어 있으며, 종류가 다른 2개 이상의 유도성 공진 소자를 가지는 공진 소자부로 이루어진다.

이하 본 발명의 실시예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 한 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도1은 이 발명의 제1실시예에 따른 고주파 발진 회로의 회로도이다.

도1에 도시되어 있듯이, 이 발명의 제1실시예에 따른 고주파 발진 회로는,

제어 전압단에 연결된 입력 쵸크 인덕터(L1)와, 일단이 상기 인덕터(L1)에 연결되고 타단이 접지된 배랙터 다이오드(Cv)와, 일단이 상기 인덕터(L1) 및 상기다이오드(Cv)에 연결된 커패시터(C1)와, 상기 커패시터(C1)에 연결된 공심 코일 인덕터(L2)와, 상기 인덕터(L2)와 접지단 사이에 형성된 마이크로스트립선로 인덕터(L3)로 이루어진 공진 회로부(10)와,

상기 공진 회로부(10)의 인덕터(L2)와 커패시터(C1)에 일단이 연결된 커패시터(C2)와, 상기 커패시터(C2)의 타단에 일단이 연결되고 공통 전원(Vcc)에 타단이 연결된 저항(R2)과, 상기 커패시터(C2)와 상기 저항(R1)의 일단에 일단이 연결되고 접지단에 단측이 연결된 저항(R1)과, 상기 커패시터(C2)와 상기 저항(R1,R2)의 일단에 베이스가 연결되고 상기 공통 전원(Vcc)측으로 컬렉터가 연결되며 접지단 측으로 이미터가 연결된 NPN형 바이폴라 트랜지스터(TR)와, 상기 트랜지스터(TR)의 베이스와 이미터 사이에 연결된 커패시터(C3)와, 상기 커패시터(C3)와 상기 트랜지스터(TR)의 이미터에 일단이 연결되고 접지단에 타단이 연결된 커패시터(C4)와, 상기 트랜지스터(TR)의 컬렉터와 공통 전원(Vcc) 사이에 연결된 인덕터(L4)와, 상기 트랜지스터(TR)의 컬렉터와 출력단 사이에 연결된 커패시터(C5)로 이루어진 능동 회로부(20)로 이루어져 있다.

상기에서 공심 코일 인덕터(L2)와 마이크로스트립선로 인덕터(L3)는 공진 소자부(11)를 구성하고 있으며, 상기 공진 소자부(11)는 상기 인덕터(L2, L3)이외에 직선선로 및 멘더(meander) 마이크로스트립선로, 링구조 마이크로스트립선로, 헤어핀(hairpin), 코프라나(coplanar) 스트립선로, 동축케이블 및 여타 전송선로, 공심코일 및 코일바 인덕터중에서 2개 이상의 다른 구조 또는 다른 재료로 이루어진다.

상기에서 NPN형 바이폴라 트랜지스터(TR)와 2개의 커패시터(C3, C4)와, 3개의 저항(R1, R2, R3)은 공통 이미터 증폭 회로를 형성하고 있다.

상기와 같이 구성된 이 발명의 제1실시예에 따른 고주파 발진 회로는 다음과 같은 동작을 수행한다.

입력단으로 입력된 제어 신호(Vt)는 상기 인덕터(L1)에 인가되어 직류 전압 형태가 되어 상기 공진 회로부(10)로 인가된다.

상기 공진 회로부(10)는 상기 제어 신호(Vt)에 의해 결정되는 배랙터 다이오드(Cv)의 역바이어스 용량, 결합 커패시터(C1)의 용량 및 공진 소자부(11)의 인덕턴스 값을 이용하여 고유 발진 주파수를 결정한다.

그리고, 결정한 고유 발진 주파수는 외부 순시 전압의 변동에 의해 트리거되어 DC 공급전원에 의한 고주파 신호 발진이 발생한다.

여기서, 고유 발진 주파수는 커패시터(C1, Cv)와 인덕터(L2, L3)에 의해 결정되는데, 상기 커패시터(C1, Cv)의 값이 고정되어 있다고 할 경우, 인덕터의 값에 의해 고주파 발진이 결정되며, 그 인덕터(L2, L3)의 값은 공진 소자부(11)의 값이다.

따라서, 이 발명의 제1실시예에서는 공진 소자부(11)를 마이크로스트립선로 인덕터(L3)와 공심코일 인덕터(L2)가 직렬로 연결된 형태 종래의 고주파 발진 회로의 단점을 극복하고 있다.

상기 공진 소자부(11)의 연결 형태는 도2에 도시되어 있다.

도2에 도시된 이 발명의 공진 소자(11)인 마이크로스트립선로 인덕터(L3)와 공심 코일 인덕터(L2)는 직렬로 연결되어 하기와 같은 다층 PCB 구조로 이루어져있다.

상기 다층 PCB구조는,

접지층(G1)과, 상기 접지층(G1)에 형성되어 있는 절연층(IL1)과, 상기 절연층(IL1)에 좌, 우로 형성되어 있는 제1마이크로스트립선로층(ZL)과, 상기 제1마이크로스트립선로층(ZL)에 형성되어 있는 절연층(IL2)과, 상기 절연층(IL2)에 형성되어 있는 접지층(G2)과 상기 접지층(G2)에 형성된 절연층(IL3)과, 상기 절연층(IL3)의 중심측에 실장된 제2마이크로스트립선로(M2) 및 칩부품층(CL)이 형성되어 있다.

여기서, 상기 마이크로스트립선로층(ZL)중 좌측에 있는 마이크로스트립선로가 제1마이크로스트립선로(M1) 인덕터로 사용되고, 상기 제2마이크로스트립선로(M2)는 제2마이크로스트립선로 인덕터로 사용된다.

상기 제1마이크로스트립선로(M2)는 비아(via)를 통하여 상층 PCB의 제2마이크로스트립선로(M2)와 연결되어 있고, 그리고, 상기 제2마이크로스트립선로(M2)는 공심코일 인덕터(L2)와 직렬로 연결되어 있다.

상기 제2마이크로스트립선로(M2) 인덕터는 공심코일 인덕터(L2)와 연결되어 공진 회로부(10)의 유도성 공진 소자를 이루며, 복합 구조의 에너지 저장 유도성 공진소자로 동작한다.

상기와 같이 구성된 공진 소자부(11)는 종래의 단일 마이크로스트립선로만으로 구성된 공진 소자(이하 종래 마이크로스트립선로라 한다.)에 비해 다음과 같은 여러 가지 장점을 가진다.

이 발명의 공진 소자부(11)는 주파수가 1GHz이하의 셀룰라 이동통신기기용주파수 대역 이하의 고주파 발진기에서 있어서, 종래 공진 마이크로스트립선로가 길이가 길어지고 면적이 넓어지는 것과는 달리 길이 및 면적이 작다.

즉, 이 발명은 전체 공진 소자의 인덕턴스 중에서 비율을 설정하여 마이크로스트립선로 인덕터(L3)와 공심 코일 인덕터(L2)로 배분함으로써, 마이크로스트립선로 인덕터(L3)의 길이 및 면적을 감소시켜 인덕턴스의 값이 배분한 인덕턴스의 값이 되도록 하고, 나머지 인덕턴스가 상기 공심 코일 인덕터(L2)의 인덕턴스가 되도록 한다.

여기서, 상기 공심 코일 인덕터(L2)는 인덕턴스의 값의 증가 및 감소에 따라 길이 및 면적의 차이가 거의 없다.

따라서, 종래의 마이크로스트립선로에 비해 이 발명은 부품을 축소시킬 수 있게 되고, 그에 따라 발진 회로의 초소형화가 가능해지도록 한다.

그리고, 이 발명은 종래 마이크로스트립선로에 비해 인덕터의 전기적 길이가 30°이하가 되므로 유도성 리액턴스의 변화가 적고, 안정된 발진 특성을 가지게 된다.

종래 마이크로스트립선로는 길이가 길기 때문에 직선상으로 뻗어있는 것이 아니라, 소정의 부분을 휘고 또는 접고 하는 방식으로 마이크로스트립선로를 구성하였다. 때문에 종래에는 마이크로스트립선로 인덕터의 전기적 길이가 30°이상이 되어 유도성 리액턴스의 변화가 매우 커지고, 매우 불안정한 발진 특성을 가지게 되었다.

그러나, 이 발명의 공진 소자부(11)는 마이크로스트립선로의 길이가 짧기 때문에 소정의 부분을 휘고 또는 접고 하여도 종래 마이크로스트립선로에 비해 그 휨 및 접힘이 적어져 마이크로스트립선로 인덕터의 전기적 길이가 30°이하가 된다. 결과적으로 이 발명의 공진 소자부(11)는 요구되는 인덕턴스에서 공심코일 인덕턴스를 제외한 인덕턴스만 마이크로스트립선로 인덕터로 구현하면 되므로, 전체적인 유도성 리액턴스 소자의 점유 면적이 감소하여 마이크로스트립선로 인덕터(L3)와 공심 코일 인덕터(L2)가 차지하는 합산된 면적은 감소한다.

또한, 이 발명의 공진 소자부(11)는 상기 공심 코일 인덕터(L2)의 주파수 선택도(Q)가 상기 마이크로스트립선로 인덕터(L3)의 주파수 선택도(Q)보다 높기 때문에 종래 마이크로스트립선로보다 더 높은 주파수 선택도(Q)를 가진다.

따라서, 이 발명은 높은 주파수 선택도(Q)를 가짐으로써 주파수 안정도, 발진 출력, 위상 잡음 특성이 우수하게 된다.

여기서, 이 발명의 주파수 선택도(Q)가 종래의 주파수 선택도(Q)보다 큼은 상기 수학식1과 표1에 잘 나타나 있다. 상기 수학식1은 고주파 발진 회로의 주파수 선택도(Q)에 대한 수식이고, 상기 표 1은 상기 수학식1에 의해 종래의 주파수 선택도(Q)와 이 발명의 주파수 선택도(Q)의 값을 나타낸 표이다.

상기 수학식1에서, 상기는 발진신호의 중심 주파수이고, 상기는 고주파 신호의 군지연(group delay)시간이다.

상기 고주파 신호의 군지연 시간은 측정 또는 시뮬레이션에 의해 얻어진다.

	단일 공진소자(종래)	2개 이상의 공진 소자
주파수 선택도(Q)	17.5	22.6

상기 (표 1)에 나타난 비교치와 같이, 본 발명의 주파수 선택도(Q)는 종래보다 증가됨을 알 수 있다.

이는 종래의 마이크로스트립선로 인덕터만의 공진 소자를 사용함으로써 기판 유전체 재료의 유전 손실에 의한 주파수 선택도(Q)가 제한되었던 단점을 극복한 것으로, 이 발명에서 마이크로스트립 선로 인덕터(L3)와 공심코일 인덕터(L2)로 공심소자를 구성함으로써 주파수 선택도(Q)가 높은 공심 코일 인덕터(L2)의 역할 때문에 공진 회로부(10) 전체의 주파수 선택도(Q)가 증가하게 되는 것이 가능해진다.

상기와 같이 상기 공진 회로부(10)에 의해 주파수 선택도(Q)가 증가된 고주파 발진 신호(Vt)는 상기 능동 회로부(20)로 입력된다.

상기 공진 회로부(10)에서 출력되어 상기 능동 회로부(20)에 입력된 고주파 신호는 상기 커패시터(C2)를 통해 바이폴라 트랜지스터로 이루어진 공통 이미터 증폭기의 트랜지스터(TR)의 베이스에 인가된다.

그러면, 상기 트랜지스터(Q1)는 베이스로 인가되는 신호를 180° 위상 반전시켜 이미터에 발생되도록 한다.

상기 트랜지스터(TR)의 이미터에 발생되는 신호는 상기 커패시터(C3, C4)에 의해 180° 재위상반전이 되어 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스로 궤환된다.

따라서, 상기 트랜지스터(TR)의 베이스에 인가되는 신호는 상기 180°재위상 반전된 신호에 의해 상기 공진 회로부(10)에서 발생한 신호 에너지의 손실이 보상되고, 그에 따라 지속적으로 발진된다.

여기서, 이 발명의 출력 파형을 종래와 비교해 보면 다음과 같다.

도4a와 도4b는 각각 종래와 이 발명의 실시예에 따른 공진회로의 군지연 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.

도4a와 도4b에서, 가로축은 주파수(단위: MHz)를 나타내며, 세로축은 군지연시간(단위:nsec)를 나타낸다.

도4a에 도시되어 있듯이 종래 기술에서의 출력 파형도는 군지연 시간이 5∼6ns임을 알 수 있고, 도4b에 도시된 이 발명의 실시예에 따른 출력 파형도는 종래에 비해 군지연 시간이 7∼8ns로 증가됨을 알 수 있다.

여기서, 종래 기술은 단일 구조의 마이크로스트립선로를 공진 소자로 사용하였을 때이다.

상기 출력 파형의 군지연 시간이 길다는 것은 주파수 선택도(Q)가 좋다는 것을 의미한다.

한편, 도5a와 도5b는 각각 종래의 방법과 이 발명의 실시예에 의한 발진기의 위상 잡음 측정치를 나타낸 도면이다.

도5a와 도5b에서, 가로축은 옵셋 주파수(단위: Hz)이고, 세로축은 위상 잡음(단위:dBc) 이다.

도5a와 도5b에 도시된 도시되어 있듯이, 옵셋 주파수 1kHz에서 종래 고주파발진기의 위상 잡음은 -83.20dBc이고, 이 발명의 고주파 발진 회로의 위상 잡음은 -92.131dBc임을 알 수 있다.

상기와 같은 위상 잡음의 차이는 여러 발진기를 대상으로 측정한 결과 이 발명이 종래에 비해 약 -5dBc이상의 개선된 효과가 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 발진기는 종래에 비해 위상 특성이 우수함을 알 수 있다.

한편, 주파수가 높은 경우에 단순한 직선 구조의 코일바 인덕터를 상기 공심 코일 인덕터 대신에 사용하면 더욱 효율적이다.

즉, 코일바 인덕터는 도2에 도시된 상측 PCB의 점유면적이 매우 적기 때문에 이로 인한 면적의 증가는 적어지며, 주파수 선택도(Q)가 공심 코일 인덕터(L2)보다 크기 때문에 고주파 발진 신호의 안정도가 개선되고 위상 잡음의 크기가 감소하는 전기적 성능 개선 효과가 있다.

여기서, 도3을 참조로 하여 이 발명의 제2실시예에 따른 고주파 발진 회로를 설명한다.

도3은 이 발명의 제2실시예에 따른 고주파 발진 회로의 회로도이다.

도3에 도시되어 있듯이, 이 발명의 제2실시예에 따른 고주파 발진 회로는,

상기 제어 전압에 연결된 입력 쵸크 인덕터(L1)와, 상기 입력 쵸크 인덕터(L1)에 애노드가 연결된 배랙터 다이오드(Cv)와, 상기 배랙터 다이오드(Cv)의 캐소드에 연결되는 마이크로스트립선로 인덕터(M3)와, 상기 배랙터 다이오드의 애노드와 상기 마이크로스트립선로 인덕터(M3)에 연결된 공심 코일 인덕터(L2)로이루어진 공진 회로부(10)와,

상기 공진회로(10)의 상기 입력 쵸크 인덕터(L1)와 상기 배랙터 다이오드(Cv)에 연결된 제1커패시터(C1)와, 상기 제1커패시터(C1)의 일단에 일단이 연결되고 접지단에 타단이 연결된 제1저항(R1)과, 상기 제1커패시터(C1)와 상기 제1저항(R1)의 일단에 일단이 연결되고 공통 전원(Vcc)에 타단이 연결된 제2저항(R2)과, 상기 제1커패시터(C1)와 상기 제1,제2저항(R1,R2)의 일단에 베이스가 연결되고 상기 공통 전원(Vcc)에 컬렉터가 연결되며 접지단에 이미터가 연결된 NPN형 바이폴라 트랜지스터(TR)와, 상기 트랜지스터(TR)의 베이스와 이미터 사이에 연결된 제2커패시터(C2)와, 상기 제2커패시터(C2)와 상기 트랜지스터(TR)의 이미터에 일단이 연결되고 접지단에 타단이 연결된 제3커패시터(C3)와, 상기 트랜지스터(TR)의 컬렉터와 공통 전원 사이에 연결된 인덕터(L4)와, 상기 트랜지스터(TR)의 컬렉터와 출력단 사이에 연결된 제4커패시터(C4)로 이루어진다.

도3에 도시된 고주파 발진 회로는 이 발명의 제1실시예와 전체적인 구성 및 동작, 효과가 동일하나, 상기 공진 회로부(10)를 구성하는 공진 소자부(11)와 상기 배랙터 다이오드(Cv)와의 연결 구조가 다르다. 또한, 여기서 상기 제1실시예에서 도시된 제1커패시터(C1)가 없다.

즉, 제2실시예에 따른 공진 소자부(11)는 원형 또는 구형 링 구조의 마이크로스트립선로 공진기구조(M3)에 공심 코일 인덕터(L2)가 연결되어 링형 리액티브 공진 소자를 형성하고 있다. 그리고, 상기 공진 소자부(11)는 상기 배랙터 다이오드(Cv)와 병렬 연결로 이루어져 있다.

여기서, 상기 공진 소자부(11)를 구성하는 요소는 상기 두 인덕터(L2, M3) 뿐만 아니라 다른 재료의 유도성 공진 소자일 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 이 발명의 제2실시예에 따른 고주파 발진 회로는 단순히 마이크로스트립선로만으로 링형구조의 유도성 공진소자를 구현하려면 요구되는 크기이하로 축소하는 것이 어려운 종래의 단점을 개선한 것으로, 공심 코일 인덕터를 전체 공진소자의 일부로 채택하게 되면 공심 코일 인덕턴스에 해당하는 만큼의 링구조의 마이크로스트립선로 길이 축소가 가능하다.

또한, 전체적 유도성 공진소자가 차지하는 고주파 발진 회로의 면적 축소가 가능하다.

따라서, 이 발명의 제2실시예는 제1실시예와 동일한 효과를 가진다. 이와 같은 사실은 도4b와 도5b에 도시된 파형이 이 발명의 제2실시예에서도 동일하게 나타나는 것으로 확인할 수 있다.

이 발명은 고주파 발진 회로에 사용되는 공진소자를 2개이상의 다른 종류 또는 구조를 가진 인덕터로 구성으로써, 각각의 인덕터가 가지는 장점을 가지고, 고안전성, 저잡음, 초소형화가 가능해지는 효과가 있다.

Claims

제어 전압에 따라 고유 발진 주파수를 결정하는 공진회로와, 상기 공진 회로에서 출력하는 신호를 증폭하고 상기 공진 회로에서 손상된 에너지를 보상하여 계속적인 발진이 가능해지도록 하는 능동 회로로 이루어진 고주파 발진 회로에 있어서,

상기 공진회로는

상기 제어 전압에 연결된 입력 쵸크 인덕터와,

상기 입력 쵸크 인덕터에 캐소드가 연결되고 접지단에 애노드가 연결된 배랙터 다이오드와,

상기 입력 쵸크 인덕터 및 상기 배랙터 다이오드의 캐소드에 일단이 연결된 제1커패시터와,

상기 제1커패시터의 타단에 연결되어 있으며, 서로 다른 형태로 이루어지는 2개 이상의 유도성 공진소자를 포함하는 공진 소자부로 이루어지고,

상기 2개 이상의 유도성 공진소자는 다층 PCB 구조에서 서로 다른 PCB 상에 서로 다른 형태로 각각 형성되어 연결되는 것을 특징으로 하는 고주파 발진 회로.
제1항에 있어서,

상기 공진 소자부는 마이크로스트립선로 인덕터와 공심 코일 인덕터로 이루어진 고주파 발진 회로.
제1항에 있어서,

상기 능동 회로는,

상기 공진 소자부와 제1커패시터의 타단에 일단이 연결된 제2커패시터와,

상기 제2커패시터의 일단에 일단이 연결되고 공통 전원에 타단이 연결된 제1저항과,

상기 제2커패시터의 타단과 상기 제1저항의 일단에 일단이 연결되고 접지단에 타단이 연결된 제2저항과,

상기 제2커패시터의 타단과 상기 제1,제2저항의 일단에 베이스가 연결되고 상기 공통 전원에 컬렉터가 연결되며 접지단에 이미터가 연결된 트랜지스터와,

상기 트랜지스터의 베이스와 이미터 사이에 연결된 제3커패시터와,

상기 제3커패시터와 상기 트랜지스터의 이미터에 일단이 연결되고 접지단에 타단이 연결된 제4커패시터와,

상기 트랜지스터의 컬렉터와 공통 전원 사이에 연결된 인덕터와,

상기 트랜지스터의 컬렉터와 출력단 사이에 연결된 제5커패시터,

상기 트랜지스터의 에미터단에 연결된 제3 저항으로 이루어진 고주파 발진 회로.
제어 전압에 따라 고유 발진 주파수를 결정하는 공진회로와, 상기 공진 회로에서 출력하는 신호를 증폭하고 상기 공진 회로에서 손상된 에너지를 보상하여 계속적인 발진이 가능해지도록 하는 능동 회로로 이루어진 고주파 발진 회로에 있어서,

상기 공진회로는

상기 제어 전압에 연결된 입력 쵸크 인덕터와,

상기 입력 쵸크 인덕터에 애노드가 연결된 배랙터 다이오드와,

상기 배랙터 다이오드에 연결되어 있으며, 서로 다른 형태로 이루어지는 2개 이상의 유도성 공진소자를 포함하는 공진 소자부로 이루어지고,

상기 2개 이상의 유도성 공진소자는 다층 PCB 구조에서 서로 다른 PCB 상에 서로 다른 형태로 각각 형성되어 연결되는 것을 특징으로 하는 고주파 발진 회로.
제4항에 있어서,

상기 공진 소자부는

상기 배랙터 다이오드의 캐소드에 연결되는 제1공진소자와, 상기 배랙터 다이오드의 애노드와 상기 제1공진소자에 연결되는 제2공진소자로 이루어진 고주파 발진 회로.
제5항에 있어서,

상기 제1공진소자는 마이크로스트립선로 인덕터이고, 상기 제2공진소자는 공심 코일 인덕터인 고주파 발진 회로.
제4항에 있어서,

상기 능동 회로는,

상기 공진회로의 상기 입력 쵸크 인덕터와 상기 배랙터 다이오드에 연결된 제1커패시터와,

상기 제1커패시터의 일단에 일단이 연결되고 공통 전원에 타단이 연결된 제1저항과,

상기 제1커패시터의 일단과 상기 제1저항에 일단에 일단이 연결되고 접지단에 타단이 연결된 제2저항과,

상기 제1커패시터와 상기 제1,제2저항의 일단에 베이스가 연결되고 상기 공통 전원에 컬렉터가 연결되며 접지단에 이미터가 연결된 트랜지스터와,

상기 트랜지스터의 베이스와 이미터 사이에 연결된 제2커패시터와,

상기 제2커패시터와 상기 트랜지스터의 이미터에 일단이 연결되고 접지단에 타단이 연결된 제3커패시터와,

상기 트랜지스터의 컬렉터와 공통 전원 사이에 연결된 인덕터와,

상기 트랜지스터의 컬렉터와 출력단 사이에 연결된 제4커패시터,

상기 트랜지스터의 에미터단에 연결된 제3 저항으로 이루어진 고주파 발진 회로.