WO1990012450A1 - Oscillator - Google Patents

Description

明 細 害

発振回路

技術分野

本発明はマイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路を用いた発振面路、 例えば電圧 制御発振面路 （以下 V C 0 と記す） に関する も のであ り、 詳し く は、 線路幅及び線路县を極小化したマイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路の共振回路 を有する V C Oで、 マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路と付加容量成分とを接 続した も のであり、 またマイ ク ロス ト リ ッ プ線路及び付加容量成分 のみをチ ッ プ化回路素子と し、 さ らに、 スタ ブを接続したマイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路でス タ ブを ト リ ミ ング して発振周波数を調整し、 さ らに、 負荷変動によ る発振周波数の変動を小さ く するカ ス コ 一 ド接 続増幅器を接続した も のに関する。 背景技術

従来よ り、 自動車電話を代表とする移動体通信機用 v c o、 衛星 通信機用 V C Oには、 共振面路部の共振素子と してマイ ク ロス ト リ ッ プ線路や誘電体同軸共振素子を用いて構成する こ とが広 く 知られ ていた。

しかし、 一般にマイ ク ロス ト リ ッ プ線路を用いた発振器は誘電体 同軸共振素子を用いた発振器に比較して、 C Z N比 （ C : 搬送波、 N ： ノ イ ズ） が劣るため、 コ ス トを重視した一部の民生用製品を除 いて、 実用上、 誘電体同軸共振素子が広 く 使用されていた。

第 7 図は、 誘電体同軸共振素子の共振面路を有する V C Oの電気 面路図である。

V C Oは、 能動素子からなる負性抵抗面路部 6 a と誘電体同軸共 振素子 61を有する共振回路部 6 b とから構成されるコ ルピッ ッ型発 振面路である。

端子 V t は制御電圧端子、 端子 Mは変調端子、 潞子 B は電源端子 端子 P は出力端子である。 能動素子からなる食性抵抗面路部 6 a は、 ト ラ ン ジス タ Q 1 をコ レク タ接地している。

共振面路部 6 b は誘電体同軸共振素子 61と、 制御電圧によ り容量 が可変する 'リ キ ャ ッ プ C V とバイ ·ス コ ンデ ンサ C 1 C 2 と電 圧制御発振周波数の可変範囲を決定するためのコ ンデ ンサ C 3 と ク ラ ッ プコ ンデンサ C 4 などから構成されている。

こ のよ う な共振回路部 6 b に使用される誘電体同軸共振素子 61は 第 8 図 (a)に示すよう に、 誘電体ブ口 ッ ク の上面 71から底面に貫 く 貫 通穴 72を有し、 ブロ ッ ク の側面に外導体 74、 貫通穴 72の内面に内導 体 75が形成され、 さ らに上面 71の反対面 （図に現れない） で外導体 74と内導体 75とが導通するよ う に構成されてい る。 これら導体 74, 75は銀等によ って形成されている。

誘電体同軸共振素子 61の县さ 。 とする と、 ¼ g ( i g : 線路 內波县） となる周波数で共振し、 县さ 。 < ½ g では誘導性を示 し、 V C 0は こ の誘電体同軸共振素子 61の誘導性を、 共振面路のィ ンダク タ ンス と して利用 し発振する ものである。

誘電体同軸共振素子が共振する波县 g と誘電体同軸共振素子 61 の县さ £ ₀ の関係は、 第 8図 0»)の等価回路となり、 式では、

= ¼ ( 2 n — 1 ) ①

c

ス g ②

I 0 ~ ε

尚 C 光速

f 0 共振周波数

ε _r 比誘電率

n - 任意の整数

なる

で、 誘電率 s _r が 90の誘電体同軸共振素子 61を用いて、 共振 周波数 ί 0 を 900MHzに設定する と、 县さ 。 は、 約 8.8raとなる 尚、 こ の時の等価イ ンダク タ ンス し。 は約 1.55 n Hであ り、 等価キ ヤ ノ、 · シタ ンス C ₀ は約 20pFとな る。

しかしながら、 誘電体同軸共振素子 61は、 実際上約 1 cm角程度の 電子部品とな り、 所定発振面路基扳 （図示せず） 上に精度よ く 半田 つけを しな く てはな らないために、 実装工程が煩雑となり、 さ らに 発振回路全体の小型化に制約があるなどの欠点がある。 また、 共振 面路部 6 b の誘電体同軸共振素子 61 (イ ン ピーダ ン ス Ζ。 = 7 Ω 、 誘電率 ε _r = 90)を第 9図に示すよ う なマ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 81に 置換する こ とが考え られる。 上述の誘電体同軸共振素子 61と同等の マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 81は、 誘電体基板 82 (誘電率 e _r = 9 . 6のァ ルミ ナ基板） 上に、 線路幅 Wが 9 «、 線路县 Lが 28 . 7™の導体で形 成したも のに相当する。

即ち、 上述の誘電体同軸共振素子 61と同等のマイ ク ロ ス ト リ ッ ブ 線路 81を実際に誘電体基板 82上に、 例えば厚膜手法などで形成する こ と は、 マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 81の線路幅 Wが幅 9 mと極めて幅 広とな る こ とから、 実用上発振回路を小型化するのに極めて障害と な る のであ る。

こ のマ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 81を小型化する ために線路幅 Wを小 さ く する と、 導体抵抗が增加し、 Q値が低下して しま い、 結局、 選 択特性が悪い共振面路部とな っ て しまい、 よ っ て発振周波数を中心 に、 周辺の周波数帯域でノ イ ズの抑圧が困難となる。

一般にマ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 の線路幅 Wを小さ く する と、 第 5 図の破線に示すよ う に、 一定に保った時 （実線） に比較して共振 ィ ン ピーダ ンスが低下 し、 さ ら に グ ラ フ の急崚さ に欠けて しま う こ と にな る。

マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路を小型化するために、 結局は、 線路幅 W を縮小する と、 Q値の低下及び導体抵抗の增加が発生し、 実際上の 小型化が図れず、 特性'的に誘電体同軸共振素子と同等またはそれ以 上の共振素子が達成できなかっ た。 発明の開示

本発明は上逑の問題点に鑑みて案出されたものであ り、 その目的 は従来の誘電体同軸共振素子と同等、 それ以上の特性が得られ、 さ らに小型化が達成されるマイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路を共振面路部にも つ発振面路を提供する こ とにある。

本発明が上述の目的を達成するために行った具体的な手段は、 マ イ ク ロ ス ト リ ツ プ線路を有する共振面路部と能動素子からなる負性 抵抗面路都とからなる発振面路において、 前記マイ ク ロ ス ト リ ッ プ 線路は線路幅; &び線路县を極小化して低誘電率系基板上に高導電率 導体を形成して構成され、 該マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路の一方の緇部 が接地され、 該マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路の他端部が付加容量成分に 接続される と と も に、 該マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路単体の共振周波数 を発振面路の発振周波数よ り も充分高い、 例えば 2 倍以上の G Hz帯 での周波数に設定し、 該付加容量成分によ り、 該共振周波数を発振 面路の発,振周波数近傍にまで低減させる こ と で達成される。

また、 本発明を構成するマイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路と付加容量成分 を低誘電率系基板上に形成し、 マイ ク ロ ス ト リ ップ線路と付加容量 成分とをチ プ化面路素子とする こ とで達成される。

さ らに、 ϋ振周波数の調整を容易にするために、 スタ ブを接続し たマイ ク ロス下 V ッ プ線路でス タ ブを ト リ ミ ングする。

その上、 食荷の変動に対して発振周波数の変動を小さ く するため に、 カ スコー ド接続増幅器を接続する。 図面の簡単な説明

第 1 図は、 本発明のマイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路を共振部に有する発 振回路の面路図である。

第 2図 ）は、 本発明の発振回路に用い られるマイ ク ロ ス ト リ ツ プ 線路の斜視図で り、 第 2 図 ( )は、 その等価的な電気面.路図である 第 3図は特性ィ ンピーダ ン ス Z。 とマイ ク ロ ス ト リ ッ ブ線路の線

, 1 路幅 Wとの関係を示した特性図である。

第 4図は、 本発明の発振回路の共振部、 即ちマイ ク ロ ス ト リ ッ プ 線路と付加容量成分とを接続した状態の等価回路図である。

第 5図は、 マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路の共振周波数と共振ィ ン ピ一 ダ ン ス の関係を示す特性図である。

第 6 図はマイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路の導体抵抗を考慮した とき の等 価回路図である。

第 7図は、 従来の共振面路部に誘電体同軸共振素子を有する発振 面路の回路図である。

第 8図 ）は、 従来の誘電体同軸共振素子の一例を示す外観斜視図 であり、 第 8図 (b)はその等価的回路図である。

第 9図は、 従来の共振面路部をマイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路に置換し た場合の一部外観斜視図である。

第 10図 ）は、 本発明の発振面路に用い られる シ ョ ー ト スタブを備 えるマ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路の平面図、 第 10図 (b)はそ の等価的回路 図、 第 10図（c)はシ ョ ー ト スタブ切断と周波数との関係を示す図表で ある。

第 11図 (a)は、 本発明の発振面路に用い られる シ ョ ー ト スタ ブを備 えるマ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路の平面図、 第 11図 (b)はその等価的面路 図、 第 11図 (c)はシ ョ ー ト スタブ切断と周波数との関係を示す図表で ある。

第 12図 ）は、 本発明の発振面路に用い られる シ ョ ー ト スタ ブを備 えるマ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路の平面図、 第 12図 (b)はその等価的面路 図、 第 12図 (c)はシ ョ ー ト スタブ切断と周波数との関係を示す図表で ある。

第 13図は、 本発明の発振面路に用い られるマイ ク ロ ス ト リ ッ ブ線 路に接続される付加容量成分のアー ス側に電極を設け、 そ の電極か ら シ ョ一 ト ス タブを等間隔に任意の数だけ設けた平面図である。 第 14図は、 本発明の発振回路に用い られる鉈行したオー プ ン ス タ ブを備えたマイ ク ロス ト リ ッ プ線路の平面図である。

第 15図は、 従来の発振回路の回路図である。

第 16図は、 本発明のカ ス コ ー ド接続増幅器を接続した発振回路の 面路図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の発振面路を図面に基づいて詳説する。

第 1 図は、 本発明のマイ ク ロス ト リ ッ プ線路を有する発振回路の 面路図である。

発振面路は ^能動素子からなる負性抵抗面路部 a とマイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 を有する共振面路部 b とから構成されて い る。

能動素子からなる負性抵抗面路部 a は増幅用 ト ラ ン ジ スタ Q , を コ レ ク タ接地して構成されて い る。 尚、 増幅部 a の端子 B は電源嫋 子、 嬸子 P は .力端子である。

共振回路部 b はマイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 と、 付加容量成分 C x と、 制御電圧によ り容量が可変するバリ キ ャ ッ プ C V とバイ パス コ ンデ ンサ C l 、 C 2 と、 電圧制御発振周波数の可変範囲を決定する ため 9コ ンデンサ C 3 と、 ク ラ ッ プコ ンデンサ C 4 などから構成さ れている。 尚、 共振面路 b の端子 V t は制御電圧端子、 端子 Mは変 調端子である。

共振面路部 b のマイ ク ロス ト リ ッ プ線路 1 は、 第 2図 ）に示すよ う に、 安価な低誘電率系基板、 例えばア ル ミ ナ基板 2上に、 従来よ り も極めて小さい線路幅 W、 線路县 L の導体が形成されて、 構成さ れる。 導体は、 ，高導電率の金属である銅が好ま しい。

また、 令イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 が形成された基板 2 の裏面側に は、 アース導体 3が形成され、 マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 の一端が スルーホール 4 を介してアー ス導体 3 に接続されている。

さ らに、 マイ り ロ ス ト リ ッ プ線路 1 の他端には、 付加容量成分 C x がマィ ク ロ ス ト リ フ プ線路 1 に接続されて い る。 付加容量成分 C x は、 マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 の小型化によ つ て生じるマ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 単体の充分に高い共振周波数 f , を、' 発振面路の発振周波数の近傍の所期の共振周波数 ί 。 に低減さ せ る ための も のであ り 、 マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 の他端に チ ッ プ コ ンデ ンサ 5 等の容量成分を接続して構成される。

マイ ク ロス ト リ ッ プ線路 1 の線路幅 W、 線路县 L の決定にあた り， 所期の共振周波数 f 。 を 900 MHzとする。

従来の誘電体同軸共握素子 61を使用 した場合、

特性イ ン ピーダ ンス Z。 7 Ω

等価イ ンダク タ ンス し。 1.55n H

等価キ ャ パ シタ ンス C。 20 p F

であり、 特性イ ン ピーダ ン ス Z。 よ り等価的なマ イ ク ロ ス ト リ ッ プ 線路の線路幅 Wが約 9 «と な っ て しま う。 そ こ で、 本発明において は、 小型化するために、 マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 の線路幅 Wを例 えば 1.0mに設定する。

マ イ ク ロ ス ト リ ッ ブ線路 1 の線路幅 Wを小さ く する こ と は、 第 3 図に示すよ う に特性イ ン '一ダ ンス Z。 が約 38.80Ω となる。 尚、 第 3図の特性の測定条件は、 共振周波数が 900MHz、 基板 2 の誘電 率 s _r が 9.6、 基板 2 の厚み hが 0.635»、 マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線 路 1 の厚み t が 14 mである。

こ のよ う に、 線路幅 Wが極小化したマイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 の 等価面路は第 2図（b)に示すよ う に、 等価イ ンダク タ ンス L。 と等価 キ ヤ ノ、'シタ ンス C。とか ら な る。 そ して、 等価イ ンダク タ ンス L 0は

2 Z 0

L 0 = ( H ) ただし

Z 0 特性ィ ン ピ一ダ ンス

f 0 共振周波数

と な り 、 特性ィ ン ピーダ ンス Z。 が 38.8 Ωのマ イ ク ロ ス ト リ フ ブ線 路 1 で の等価イ ンダク タ ン ス 。 は 8.7 n H と従来の誘電体同軸素 子 61に比較して 6倍程度も大き く なる。 さ らに、 マイ ク ロス ト リ ツ プ線'路 1 の導体抵抗も大き く な り、 Q値の低下が発生して しま う。 上述の③式で、 等価イ ンダク タ ンス し 。 を目標の特性（例えば 1.55 n H) にする には、 特性イ ン ピーダ ン ス Z。 に比例して、 共振周波数 f 0 充分高い共振周波数 に置換するばよい。 即ち、 共振周波数 f を約 4.7GHzとすればよい。

2上述の①及び②式よ り、 マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 の線路县 は、 線路县 £ = ④

並列共振 Q値と L。 との関係式は

Z p = Q 2 π f 0 L o ④，

尚、 a マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路の县さ

c 光速

f 0 共振周波数

実効比誘電率

Z p ： 共振時のイ ン ピーダ ンス

であるから、 充分高い共振周波数 を得るには、 素子の县さ、 即 ちマイ ク ロス ト リ ッ プ線路 1 の線路县 を短く する こ とによ って達 成できる。 これによ り、 マイ ク σス ト リ ッ プ線路 1 の線路幅 Wが 1.0 «、 線路县 が 6.2«と極小化がで き る。

マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 の Q値は、 前述したよ う に、 線路幅 W の縮小によ り Q植が低下するが、 線路县 の設計によ り式④' から Q植が向上し、 マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 の小型化が達成でき る。

こ の よ う な極小化されたマイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 を共振回路部 b に実装する には、 特性イ ンビ一ダ ン ス Z。 に比例して、 充分に高 ぃ共搌周波数 f , (4.7GHz) を発振回路の癸振周波数近傍の周波数 f 0 (900MHz) に低下補正する こ とが重要となる。

具体的な補正手段に、 第 1 図の破線枠の共振部 Rで示したよ う に、. マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 の一方端に、 該マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 と並列的に付加容量成分 C x を接続する こ とである。

付加容量成分 C x は、 第 4図の等価的な電気回路のよ う に、 マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 部分の等価ィ ンダ ク タ ンス成分 L。 と等価キ ャパ シタ ンス成分 C。 が並列的接続され、 さ らに、 付加容量成分 C X が等価キ ャパ シ タ ンス成分 C。 と並列的に接続される こ とになる こ こ で、 共振周波数 f 。 、 マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 単体の充分に 高い共振周波数 ί , と し、 共振周波数 は共振周波数 f 。 の m倍 であ る とする。

第 4図の容量成分 C。 及び C x の合成によ る等価面路図において 付加容量成分 C x と マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 を含む共振部 Rの共 振周波数 i n が、 発振面路の発振周波数の近傍の共振周波数 ί 。 に なるよ う に、 付加容量成分 C X を決定すればよい ο

1

f 1 = m f 0 = —— ⑤

2 π L o C o

1

f 0 = ⑥

2 π L ₀ ( C 0 + C χ ) 即ち、 式⑤、 ⑥よ り、 付加容量成分 C x は、 キ ャパ シタ ンス成分 C o に対 して、

C x = C。 ( m ^z 一 1 )

となるよ う に設定すれば、 所期の共振周波数 f 。 が達成され、 従 来の誘電体同軸共振素子と同一共振周波数でかつ特性的にも同等ま たはそれ以上のマイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 によ る共振部 Rが達成さ れる。

即ち、 本発明は、 マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 の小型化及び Q値の 向上のために、 マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路县 L及び線路幅 Wを極小化 する こ と に よ っ て、 発生する充分に高い共振周波数 f , を、 付加容 量成分 C x の接続によ って、 発振器の発振周波数に近接した共振周 波数に低下補正したものであり、 これによ り、 マイ ク ロ ス ト リ ッ プ 線路 1 の小型化、 即ち、 発振回路の小型化及び誘電体同軸共振素子 と同等の特性が容易に得る こ とができ る こ とになる。

尚、 発明の共振回路の周波数 （マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 と付加 容量成分で C _x で構成した共振体 Rの補正された共振周波数） f 。 とマ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 単体の共振周波数 f , と の係数 mは、 2 < m < 7 の範囲が好ま しい。

係数 mが 7以上となる と、 マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 の形成にお いて、 極めて精度の高いパター ンユ ングが必要となり、 構造上不向 き となる。

また、 係数 mが 2未满である と、 マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 の大 き さが従来の誘電体同軸共振素子 61に比較して充分に小型化が達成 できず、 本発明の効果の 1 つが得られない。

次に、 マイ ク ロス ト リ ッ プ線路 1 の導電率における導体損失は、 マイ ク ロ ス ト リ ッ ブ線路 1 の線路县 L及び線路幅 Wに大き く 起因す る。

マイ ク α ス ト リ ッ ブ線路 1 の導体損失は、 第 6図の等価面路に示 すよ う に、 等価イ ンダク タ ン ス成分 L。 に、 導体抵抗 r が直列的に 接続される こ とになる。 線路幅 Wを小さ く した時のよ う に、 こ の導 体抵抗 rが增大する と、 第 5図に示したよ う に、 破線のグ ラ フ の傾 向を示し、 Q植が低下して しまい、 引いては発振出力信号の C Z N 比が低下して しま う。

実施例では、 低誘電率の基板、 例えばア ル ミ ナ基板上に、 マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 を形成する際に、 高導電率の材料、 例えば銀、 鑼などの金属をベース と した導体が望ま しい。 これは、 本発明の発 振面路に必要な面路網をア ル ミ ナ基板上に例えば銅ペー ス トで一括 して印刷で形成し、 焼成によ り容易にえる こ とができ、 小型化のマ ィ ク ロ ス ト V ップ線路 1 を従来の厚膜電気回路基板の作成工程で達 成するこ とかでき、 コ ス ト の低減に大き く 作用する こ とになる。 尚、 上述の実施例では、 マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 のー嫱は、 付 加容量と並列的に接続されており、 も う一端は、 電気的に接地され ているが、 共振条件に応じて、 必要に応じてイ ンダク タ ンス成分や キ ャ パ シ タ ン ス成分を付加して接地して もよ い。

また、 ④式よ り、 マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 の線路县 Lを短 く す る のは、 誘電体基板 2 の比誘電率 s _r を上げる こ と が考え られるが、 髙誘電率の基板は比較的高価な も のであり、 本発明のよ う に安価な 発振回路を構成できな く なる ものである。

本発明では、 共振部 Rをマ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 と該マ イ ク α ス ト リ ッ プ線路 1 の他端部に並列的に接続される容量成分 C X とで 構成し、 これを一個で構成させ、 チ ッ プ化面路素子と して もよい。 すなわち、 第 2図 (a)に示すよ う に、 比較的安価な低誘電率（ ε _r = 20 以下） の例えばア ル ミ ナ セ ラ ミ ッ ク の誘電体基板 2 に マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 を印刷で形成し、 チ ッ プコ ンデ ンサ C x を搭載してマ ィ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 と接続し、 基板 2 の裏面に形成したアー ス 導体 3 とス ルーホー ル 4 を介して短絡して構成する。 共振部 Rをチ ッ プ化面路素子と したため、 面路構成が容易となり、 共振部 Rをァ ルミ ナセ ラ ミ ッ ク基板 2 で、 その他の回路をガラ スエポキシ基板で 構成でき、 非常に安価な発振回路が提供でき る。

次に、 本発明のシ ョ ー ト スタブによる周波数調整について述べる , 第 10図（a)には、 本発明の発振面路に用い られるマイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 の側部にシ ョ ー ト スタブ 101い 101 ₂、 101 ₃、 10 を備えた ものを示す。 こ こ でも、 第 2 図に示した場合と同様に、 マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 は印刷で誘電体基板 2上に形成し、 基板 2 の裏面に はアー ス導休が形成され、 基板 2 に穿設したス ルホー ル （ G N D ) 4 を介してマイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 とアー ス導体とは短絡されて いる。 こ の面路を等価的面路図で示すと、 第 10図 (b)に示すとおりで シ ョ ー ト スタブ 101， 、 1 01 ₂、 101 ₃、 1 0 の 4個が△ H の間隔で接続 して あ る。 こ の シ ョ ー ト ス タ ブ 101 , 、 101 ₂、 101 ₃、 10 を頗次 レ 一 ザ等によ り切断する こ とで周波数調整を行う。 図中破镍矢印は ト リ ミ ングの方向を示す。 その シ ョ ー ト ス タ ブ 101,、 101₂、 101₃、 101₄ の切-新と周波数との関係は第 10図（c)に示すとおりで、 シ ョ 一 ト スタ ブ 101 の切断が 101,、 101₂、 101₃、 101₄になるに従って周波数が徐 々 に小さ く なるのが示されている。

本周波数調整では、 シ ョ ー ト スタブ 101い 101₂、 101₃、 10 を切 断するごとに、 第 10図 (c)に示すとおり直線的に周波数が変化し変化 率が等しい。 また、 シ ョ ー ト スタブ 101 の幅と閻隔を選定する こ と によ り、 周波数の変化率を任意に設定でき る。 さ らに、 Cノ N等の 発振面路の性能を劣化させる こ と な く 周波数の調整がで き る。 その 上、 本周波数調整ではシ ョ ー ト スタ ブ 101 の ト リ ミ ン グを レーザ等 で連続的に行え：るため、 実施が容易である。

第 11図（a)には、 本発明の発振面路に用い られるマイ ク ロ ス ト リ ッ プ線 1 の雨側部にシ ョ ー ト ス タ ブ 101,！ 、 101, E 、 101₁₃ 、 101, 4 101₂ , 、 101₂₂ 、 101_Z3 、 101₂₄ を備えたもので、 シ ョ ー ト スタ ブ 101 の切断を、 一方側の シ ョ ー ト スタブ 10 を切断し、 次に他方側 の シ ₃ — ト スタブ 101₂を切断するよ う に頤次交互に切断する もので ある。 こ の面路を等価的面路図で示すと、 第 11図 (b)に示すとおりで、 シ ョ ー ト ス タブ 101 の切断が 101Η 、 101₂, 、 101_Z2 、 lOlis

になるに従って周波数が徐々に小さ く なるのが示されている。

本例はシ ョ ー ト ス タ ブ 101 間隔が製造的に限界がある場合や周波 数の変化率を小刻みにさせる場合に適用でき、 前記例の周波数の変 化の約半分にす こ とができ る。

第 12図 ）には、，本発明の発振回路に用い られるマ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 の側部に 1 本の シ ョ ー ト スタブ 101₃₁ を備え、 そのシ ョ ー ト ス タ ブ 101₃₁ の側部に更に シ ョ ー ト ス タ ブ 101₄ ,、 101*₂、 101₄₃ 、

10144 を等間隔に備えさせたも のであ る。 周波数の調整は、 シ ョ ー ト スタ ブ 10 , 、 10142 、 101.3 、 10144 を頫次切断して行う。 こ の面路を等価的面路図で示すと、 第 12図 (Wに示すとおりで、 周波数 の変化例を第 12図 (c)に示す。

こ の周波数調整は、 周波数のバラ ツキが少ない回路組立時のよ う な場合に適し、 且つ周波数の微調整が必要な場合に有効である。

第 13図には、 本発明の発振回路に用い られるマイ ク ロ ス ト リ ッ プ 線路 1 に付加される付加容量成分 C x のアース側に電極を設け、 そ の電極から シ ョ ー ト スタ ブ 101_{5 1} 、 101_{5 2} 、 101_{5 3} 、 101_{5 4} ……を 等間隔に任意の数だけ備えたものである。

本周波数調整では、 シ ョ ー ト ス タ ブ 101_{5 1} 、 101_{5 2} 、 101_{5 3} 、 101 ! を切断するごとに、 周波数が直線的に変化 し変化率が等しい。 また、 シ ョ ー ト スタ ブ 101 の幅と間隔を選定する こ とによ り、 周波数の変 化率を任意に設定でき る。 さ らに Cノ N等の発振回路の性能を劣化 させる こ とな く 周波数の調整ができ る。 その上、 本周波数調整では シ ョ ー ト スタ ブ 101 の ト リ ミ ングを レーザ等で連続的に行えるため、 実施が容易である。

第 14図は、 本発明の発振面路に用い られるマイ ク ロス ト リ ッ プ線 路 1 の側部に铊行させたオープンスタブ 101_{6 1} を備えたものである。 オ ープ ンスタ ブ 101_{6 1} の開放端から頫次切断してい く 。

本周波数調整では、 オ ーブ ンスタブ 101_{6 1} が蛇行しているため、 切断を連続的に行えるので、 調整が容易である。 また、 蛇行したォ ープンスタブ 101_{6 1} を切断するごとに周波数は直線的に変化する。 さ らに、 オーブンスタ ブ 101 の蛇行させる县さを選定する こ とに よ り、 周波数の変化率を任意に設定でき る。 その上、 オープ ンス タ ブ 101 を切断して周波数の調整を行う ので、 発振面路の性能を劣 化させる こ とな く 調整でき る。

次に、 本発明の負荷変動による発振周波数の変動を小さ く する力 ス コ ー ド接続増幅器を接続した発振面路について述べる。

第 15図は、 従来の共振面路を有する V C 0の電気面路図である。 こ の電気面路図は共振面路部 c と負性抵抗回路部 d からなる発振 面路と、 レベルを增幅する增幅回路部 e よ り なる。 共握面路部 c はマ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路 1 と、 付加容量 Cx と、 制御電圧によ り容量を可変するバリ キ ャ ッ プ Cv と、 電圧制御発振 周波'数の可変範囲を決定するためのコ ン デ ンサ C ₁₆と、 ク ラ ッ ブコ ンデ ンサ C ₁₇などから構成されて い る。 尚、 共振面路 c の端子 V _t は制御電圧端子である。

負性抵抗面路部 d は発振用の ト ラ ン ジ スタ Q 1 ,をバイパス コ ンデ ンサで構成する こ と に よ り コ レ ク タ接地されて い る。 尚、 端子 V _cc は電源端子で %る。

増幅部 e は ト ラ ン ジ ス タ Q,₂をエ ミ ッ タ接地して構成され、 端子 P は出力端子であ る。

この增幅部 e は接続される負荷面路のィ ン ビ一ダ ン ス条件によ つ て発振回路の発振周波数条件に影響を受けないよ う にする目的でも 使用される こ とから、 緩衝増幅器（バ ッ フ ァ ア ンプ Buffer Amplifier) と ち称される _β

しかしながら、 実際の使用において、 以下の理由によ り その役目 が完全ではない。

第 15図の増幅面路部 eで、 增幅用の ト ラ ン ジ ス タ Q₁₂はエ ミ ッ タ 接地で構成されている。 このよ う な面路では、 ト ラ ン ジ ス タ Ql₂の ベー ス ♦ コ レク タ闘の容量 C beの影響によ り、 增幅面路部 e の入力 ィ ン ピーダ ンス Z inは、 負荷ィ ン ピーダ ン ス Zの変化に対し比例的 に変化する こ とになる （一般的にはミ ラー効果といわれている） 。 入力イ ンビーダ ンス Z inは、 第 15図の発振回路において発振周波数 を決定する部分に接続されるために、 入カイ ンビーダ ンス Z inの変 動はそのまま発振周波数の変動となる。

前記の問題点を改善したのが、 第 16図に示す面路図である。

' 第 16図の I 路は、 共振回路部 c は第 15図と同様で、 マイ ク ロス ト リ ッ プ線路 1 と付加容量 Cx と、 制御電圧によ り容量を可変するバ リ キ ャ ッ プ Cv と、 電圧制御発振周波数の可変範囲を決定するため の コ ンデ ンサ C _tAと、 ク ラ ッ プコ ンデ ンサ C， ₇などから構成され、 端子 V t は制御電圧端子である。 発振用の ト ラ ン ジス タ の上段 に增幅用の ト ラ ン ジスタ G _{l z}を縦続接続し、 増幅用の ト ラ ン ジ スタ Q_{I 2}のベースはバイ パスコ ンデ ンサ C ₁₄を介して高周波的に接地さ れている。 ベース接地型の ト ラ ン ジ ス タ Q₁₂を、 ェ ミ ッ タ によ り前 段つま り発振段と結合させている。 こ の増幅器の接続法は一般的に カ ス コ ー ド接続といわれて い る。

端子 Vccは電源端子で、 端子 Pは出力端子である。

第 16図の回路で、 発振用の ト ラ ン ジスタ はコ レク タ接地であ る と き発振条件が満足される。 それで、 コ ンデ ンサ C , ₃はバイ パス コ ンデ ンサであ る必要があ る。 しか しなが ら、 コ ンデ ンサ C _{I 3}によ り完全に高周波的に接地される と、 增幅面路への信号の伝達が行え な く なる。 それで、 発振部の発振条件が满足されるよ う なコ ンデ ン サ C ₁₃を選定する必要がある。

発振部の ト ラ ン ジスタ のコ レク タ側から見た增幅部のヱ ミ ッ タ入力はかな り低いィ ンビ一ダ ンス となっている。 こ の状態でコ ン デ ンサ C ₁₃の値をある程度大き い容量値に選べば十分発振する領域 にある。 しかし、 あま り コ ンデ ンサ C ₁₃を大き く 設定する と、 信号 レベルが減衰するよ う になるので、 信号レベルが減衰しない範囲で 発振が十分安定に作動するよ う なコ ンデ ンサ C ₁₃の値を決定する。 上述のよ う に、 増幅器の入力側 （ヱ ミ ッ タ側） のイ ン ビーダ ；/ス は、 かなり低いため、 出力側に接続される負荷イ ン ピーダ ンス の変 化に伴う変動量は小さいもの となる。 また、 発振面路のコ レク タへ 接続されており、 発振面路動作はコ レク タ接地と して構成されてい るために、 その変動量による発振周波数への影響度はかなり小さい もの となる。

上記のよ う に、 カ スコ ー ド接続にする こ とによ り、 発振面路がい かなる回路と接続されよ うが、 また、 いかなる負荷イ ン ピーダ ン ス の変動があろうが、 その発振周波数の変化は極めて小さいも の とな る。 産業上の利用可能性

以上、 詳述 たよ う に、 本発明はマ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路を有す る共振面路部と能動素子からなる負性抵抗回路部とからなる発振回 路において、 前記マイ ク ロ ス ト リ ッ ブ線路は線路幅及び線路县を極 小化して低誘電率系基板上に高導電率導体を形成して構成され、 該 マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路の一方の端部が接地され、 該マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路の他端部が並列的に容量成分に接続される と と もに、 該 マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路を発振面路の発振周波数よ り も充分高い共 振周波数で共振させ、 該容量成分によ り、 該共振周波数を発振回路 の発振周波数近傍にまで低減させたため、 特性的に何等遜色する こ とな く 、 従来の髙周波数発振に使用されていた共振素子の欠点、 即 ち、 マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路を用いたときの欠点である小型困難、 及び Q値の劣下を完全に解決及び防止でき、 さ らに、 誘電体同軸共 振素子を用いたとき の欠点である発振面路の大型化、 部品点数コ ス ト、 実装コ ス ト などを完全に解決でき る発振面路となる。

また、 本発明は、 マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路と該マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路の他端部に並列的に接続される容量成分とをチ ップ化回路素 子と した め、 ） 路構成が容易となり、 誘電体基板を低誘電体で形 成する と、 共振体を比較的安価に提供でき る。

さ らに、 本発明は、 マイ ク ロス ト リ ッ プ線路にスタブを接続し、 該ス タ ブを ト リ ミ ングして発振周波数を調整するよ う に したから、 発振周波数の調整が容易で正確にで き る。

その上、 本発明は負性抵抗回路部にカ ス ケ ー ド増幅部を接続した ため、 負荷変動による発振周波数の変動を小さ く でき る。

Claims

請 求 の 範 画 ω マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路を有する共振回路部と能動素子から なる負性抵抗面路部とからなる発振回路において、 前記マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路は線路幅及び線路县を極小化して低誘電率系基板上に 高導電率導体を形成して構成され、 該マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路の一 方の端部が接地、 該マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路の他端部が付加容量成 分に接続される と と もに、 該マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路単体の共振周 波数を発振回路の発振周波数よ り も充分に高い周波数に設定し、 該 付加容量成分によ り、 該充分に高い共振周波数を発振回路の発振周 波数近傍にまで低減させる こ とを特徴とする発振回路。

(2) マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路と該マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ線路の他端 部に接続される付加容量成分とをチ ッ プ化回路素子と したこ とを特 徵とする請求の範囲第 1 項記載の発振面路。

(3) マイ ク ロ ス ト リ ッ プ線路又は付加容量成分の接続導体にス タ ブを接続し、 該ス タ ブを ト リ ミ ング して発振周波数を調整するよ う に したこ とを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の発振面路。

(4) 食性抵抗面路部にカ スコ ー ド増幅部を接続した こ とを特徴と する請求範囲第 1 項記載の発振回路。