WO2001052402A1

WO2001052402A1 - Oscillateur commande en tension servant a produire des bandes de frequence multiples

Info

Publication number: WO2001052402A1
Application number: PCT/JP2001/000116
Authority: WO
Inventors: Terumoto Akatsuka
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co. Ltd.
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2001-07-19
Also published as: CN1178376C; EP1162728A1; CN1358347A; JP2001196852A; US6759915B2; EP1162728A4; US20020158701A1

Description

明細書複数周波数帯用電圧制御発振器技術分野

本発明は、移動体通信装置に使用される複数周波数帯用電圧制御発振器に関するものである。冃景技

近年移動体通信は、急激な普及が進んでおり当初割当てられた周波数帯だけではサービスが提供できなくなり、 1 . 5〜 2 G H z帯に新たな周波数のサービスが導入された。その結果、移動体通信端末においては、その両方の周波数帯域に対応できるものが要求されてきた。一方高周波半導体技術の進歩も著しく、このような背景の中で、移動体通信用発信器においては少なくとも 3つのバンドで発振可能であって、かつ半導体集積回路化に適した電圧制御発振器が要望されていた。

以下、従来の移動体通信装置に使用される複数周波数帯用電圧制御発振器について説明する。従来の複数周波数帯用電圧制御発振器は第 7図に示すように、略 9 0 0 M H zの口一バンドの周波数と略 1 8 0 0 M H zのハイバンドの周波数とが切替え可能な共振回路 1と、この共振回路 1に接続された発振回路 2と、この発振回路 2の出力に接続されたバッファ回路 3と、このバッファ回路 3の出力が接続された出力端子 4とで構成されていた。共振回路 1はバリキヤップダイォ一ド 5とコンデンサ 6の並列接続体 7と、ィンダク夕 8とィンダク夕 9の直列接続体 1 0とが並列接続された並列接続体で形成されていた。ここで、バリキャップダイォ一ド 5には制御端子 1 2から供給される制御電圧により、その静電容量が変化し、発振周波数を連続的に可変させていた。また制御端子 1 2には、 P L L回路の出力がローパスフィル夕を介して接続されていた。

また、周波数のバンド切替えはバンド切替え端子 1 3からの入力に電源 V c c又はグランド電位を与えることにより、ィンダク夕 9と並列に接続された電子スィツチ 1 4をオン ·オフさせて、ィンダク夕 9の両端を開放 ·短絡することにより行っていた。

すなわち、ハイバンドの周波数を発振させるときには、電子スィッチ 1 4 をオンしてインダクタ 9の両端を短絡させて並列接続体 7とインダクタ 8との並列接続により略 1 8 0 O M H zの周波数が出力されるようになっていた。また、ローバンドの周波数を発振させるときにはィンダク夕 9の両端を開放させて並列接続体 7と直列接続体 1 0との並列接続により略 9 0 O MH zの周波数が出力されるようになっていた。また、この発振器は P L L回路にループ接続されて移動体通信装置に用いられていた。

しかしながらこのような従来の構成では、電子スィツチ 1 4の切替えにおいてバンド切替え端子 1 3に電源 V c c又はグランド電位を与えて切替えるわけであるが、特にグランド電位を与えたとき完全なゼロ電位を供給することが困難で、微少な正電位状態で動作することになる。結果として電子スィツチ 1 4は完全にオフにならないため不安定な状態となり、そのため発振周波数や発振レベルの温度特性が不安定になるという問題があつた。

本発明は、このような問題点を解決するもので、スィッチ手段が確実にォン ·オフする複数周波数帯用電圧制御発振器を提供することを目的としたものである。発明の開示

この目的を達成するために本発明の複数周波数帯用電圧制御発振器は、発振トランジスタからの発振周波数を出力するバッファトランジスタの出力に接続された負電源生成回路と、この負電源生成回路の出力と正電源とを選択的に切替える第 2のスィッチ手段と、外部から出力周波数切替え信号が入力されるモード切替え回路とを設け、少なくとも前記発振トランジスタと前記バッファトランジスタと前記負電源生成回路と前記モード切替え回路とを 1 つのパッケージに集積するとともに、前記第 2のスィツチ手段の出力で前記第 1のスィッチ手段の開放 ·短絡を制御することにより、前記出力端子から低い周波数帯の発振出力と高い周波数帯の発振出力とが選択的に出力される構成としたものである。

これにより、スィッチ手段を確実にオン · オフすることができる。

また請求の範囲第 2項に記載の発明は、発振器を不平衡型としたので、パッケージ内の半導体部品点数が少なく低消費電流化された高周波回路に適し、かつ小型化に適したものとなる。

さらに請求の範囲第 3項に記載の発明は、発振器が平衡型なので、電源端子に流れる電流が常に一定となり、他の回路との発振信号の漏洩による干渉妨害を小さくすることができる。

また請求の範囲第 4項に記載の発明は、第 1のスィツチ手段をダイォードで形成しているので、部品点数が少なくてすみ、小型化、低価格化が実現でさる。

さらに請求の範囲第 5項に記載の発明は、第 1のスィツチ手段をトランジス夕で形成しているので、制御電流を少なくすることができる。

また請求の範囲第 6項に記載の発明は、第 2のスィツチ手段に供給される正電源が集積されたパッケージの電源端子から供給されるものであるので、パッケージに専用の端子を設ける必要がない。

さらに請求の範囲第 7項に記載の発明は、バッファトランジスタのコレク夕と電源との間にはパターンで形成された第 3のィンダクタと第 4のィンダクタが直列接続されるとともに、前記第 4のィンダク夕の両端を第 2のスィツチ手段の出力で開放 ·短絡する第 3のスィッチ手段を設け、前記第 3のィンダク夕の長さは高い方の出力周波数帯の略 4分の 1波長に設定するとともに、前記第 3のィンダク夕と前記第 4のィンダク夕の合成パターンの長さは低い方の出力周波数帯の略 4分の 1波長に設定したものであり、第 1の出力端子から出力される高い方の周波数も低い方の周波数もバッファトランジス夕の負荷を夫々の出力周波数の 4分の 1波長にすることにより、発振出力ェネルギーを効率良く出力できる。

また請求の範囲第 8項に記載の発明は、第 2の発振トランジス夕のベースとコレクタとの間に接続されたィンダク夕とキャパシ夕の並列接続体と、前記第 2の発振トランジス夕の出力が接続された第 2のバッファトランジス夕と、この第 2のバッファトランジスタの出力が接続された第 2の出力端子と、前記キャパシ夕を形成する第 2のバリキャップダイォードに制御電圧を印加する制御端子と、前記インダク夕を形成する第 5のインダク夕とを備え、外部からの切替え信号によりモード切替え回路で、第 1の出力端子からの出力と前記第 2の出力端子からの出力とを選択的に出力するものであり、モード切替え回路により、前記第 1の出力端子から 2つの周波数帯の周波数が出力され、前記第 2の出力端子から 1つの周波数帯の周波数が出力され、外部からの切替え信号により合計 3帯域の周波数が選択的に出力させることができる。

さらに請求の範囲第 9項に記載の発明は、第 1の出力端子から周波数切替えにより出力される第 1の周波数と第 2の周波数との比を 1 . 2以下にするとともに、前記第 1の周波数と第 2の出力端子から出力される第 3の周波数との比は 1 . 5以上としたものであり、第 1の出力端子から出力される第 1 の周波数と第 2の周波数が略等しいので、第 1の発振回路を形成するバリキヤップダイォ一ドの周波数感度が略等しくなる。

また請求の範囲第 1 0項に記載の発明は、第 1の出力端子から出力されているときには、第 2の発振トランジスタによる発振をオフとし、第 2の出力端子から出力されているときには、第 1の発振トランジスタによる発振をォフとしたものであり、選択されている以外の発振トランジスタをオフにしているので、出力端子からは単一の周波数のみが出力され、異なる発振周波数同士が混ざり合うことはない。

さらに請求の範囲第 1 1項に記載の発明は、第 1の出力端子と第 2の出力端子の出力の論理和出力を第 3の出力端子に導出したものであり、パッケ一ジの外部に論理和回路を設ける必要はなく、装置全体の小型化に寄与することができる。

また請求の範囲第 1 2項に記載の発明は、論理和回路の出力に P L L回路を接続するとともに、この P L L回路も同一のパッケージ内に実装したものであり、 P L L回路も同一パッケージに実装しているので、小型化と低価格化を図ることができる。

さらに請求の範囲第 1 3項に記載の発明は、バリキャップダイオードと直列或いは並列に第 1のコンデンサを設け、この第 1のコンデンサの両端に接続されたスィツチ手段の開放 ·短絡でローバンドとハイバンドの周波数感度を略等しくしたものであり、バリキャップダイォ一ドと直列或いは並列に接続されたコンデンサの両端を開放 ·短絡することにより、ローバンドとハイバンドの周波数感度を等しく設定することができる。従って、この発振器を P L L回路と接続した場合、 P L L回路の口一パスフィル夕を口一バンド用とハイバンド用の 2種類用意することなく、安定した複数周波数帯用電圧制御発振器が実現できる。

また、一つのパッケージに集積回路化されているので、他の回路、例えば L N AゃM I Xなどとともに集積回路化すれば小型化も図れる。

次に請求の範囲第 1 4項に記載の発明は、バリキャップダイオードと第 1 のコンデンザの接続体に第 2のコンデンサを直列に接続したものであり、第 2のコンデンサでローバンド時の周波数感度を適正に設定できるとともにスイッチ手段を開放 ·短絡することにより前記第 1のコンデンサでハイバンドの周波数感度を前記ローバンドの周波数感度と等しくすることができる。次に請求の範囲第 1 5項に記載の発明は、第 1のインダク夕を略同じインダク夕値に 2分割すると共に、この 2分割されたインダク夕の間に第 2のィンダク夕を接続したものであり、スィツチ手段が接続される第 2のィンダク夕の両側に 2分割された第 1のィンダク夕が接続されるので、電源端子に対するスィツチ手段の影響が少なく、共振回路の平衡度も良い。

次に請求の範囲第 1 6項に記載の発明は、バリキャップダイオードと並列にコンデンサを接続したものであり、バリキヤップダイォードによる周波数感度を適正化することができる。

次に請求の範囲第 1 7項に記載の発明は、第 1のィンダク夕と第 2のィンダク夕をパターンで形成したものであり、ィンダク夕はパターンで形成されているので、たとえ振動してもインダク夕の値が変わることはなく、移動体通信用として優れた性能を発揮することになる。

次に請求の範囲第 1 8項に記載の発明は、第 1のインダク夕をトリミングしてハイバンドの出力周波数を調整した後、第 2のィンダクタをトリミングしてローバンドの出力周波数を調整するものであり、トリミングによりハイバンドとローバンドの周波数を独立に調整することができる。また、インダクタはパターンで形成されているので、調整した後の周波数は安定している。次に請求の範囲第 1 9項に記載の発明は、多層基板の内層にィンダク夕が形成されるとともに、このィンダク夕の上層或いは下層はグランドパターンが除去されたものであり、インダクタの近傍にグランドがないので、 Qの高いインダク夕を得ることができ、所望の C / N特性を容易に実現できる。次に請求の範囲第 2 0項に記載の発明は、多層基板の内層にインダク夕が形成されるとともに、このィンダク夕の一部をビアホールで表面に導出し、前記ィンダクタの一部をトリミングすることにより周波数を調整するものであり、電子部品の中では形状の大きい部品であるィンダク夕を基板内の内層に設けるので小型化が実現できる。また、調整に関しては調整用のインダク夕が表面に導出されているので、周波数調整が容易にできる。

次に請求の範囲第 2 1項に記載の発明のスィッチ手段は、第 1のコンデンサと第 2のィンダク夕の両端に夫々スィッチングダィォードを接続し、これらのスィッチングダィォードの両端に同一パッケージ内で生成された電圧を加えることにより、開放 ·短絡を制御するものであり、簡単な回路で実現しているので、小型化と低価格化を図ることができる。

次に請求の範囲第 2 2項に記載の発明は、第 1のインダク夕を 1個のインダク夕ンス素子で形成したものであり、第 1のインダク夕は 1個となり、小型化と低価格化を図ることができる。図面の簡単な説明

第 1図は本発明の実施例 1による複数周波数帯用電圧制御発振器の回路図である。

第 2図は同、実施例 2による複数周波数帯用電圧制御発振器の回路図である。第 3図は同、スィツチ手段のスィツチ開放時の共振回路の等価回路図である。

第 4図は同、スィツチ手段のスィツチ短絡時の共振回路の等価回路図である。

第 5図は同、周波数バンドの説明図、第 6図は同、多層基板の分解斜視図である。

第 7図は従来の移動体通信用発信器の回路図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。

(実施例 1 )

第 1図は、本発明の実施例 1における複数周波数帯用電圧制御発振器の回路図であり、不平衡発振器を用いて説明したものである。第 1図において、 2 1は発振トランジスタであり、バッファトランジスタ 2 2とカスコード接続されている。 2 3はコンデンサであり、発振トランジスタ 2 1のコレクタを高周波的に接地している。 2 4は発振トランジスタ 2 1のベースとエミッ夕間に挿入されたコンデンサ、 2 5はこのェミッタとグランドとの間（高周波的にはェミツ夕とコレクタ間）に接続されたコンデンサであり、 2 6はェミツ夕とグランド間に接続された抵抗である。結合コンデンサ 2 7と共振回路（後述） 2 8が直列接続されて発振トランジスタ 2 1のベースとグランド間（高周波的にはベースとコレクタ間）に接続されてコルピッツ型の発振回路を形成している。

共振回路 2 8は、コンデンサ 2 9とバリキヤップダイォード 3 0の直列接続体にコンデンサ 3 1が並列接続され、更にパターンで形成されたインダク夕 3 2と 3 3の直列接続体が並列に接続されている。ここで、 2 9と 3 1はバリキャップダイオード 3 0の感度補正用であり、コンデンサ 29は直流力ット用のコンデンサでもある。バリキヤップダイオード 3 0はィンダク夕 34を介して制御端子 3 5に接続されており、この制御端子 3 5に加わる電圧を制御することにより、バリキャップダイオード 3 0の静電容量が変化して、共振回路 2 8の共振周波数が制御される。本実施例では制御端子 3 5の電圧を略 0. 5 V〜2. 5 V変化させることにより、 80〜： L O OMH zの変化幅の範囲内で制御することができる。 3 6は制御端子 3 5とグランドとの間に接続されたバイバスコンデンサである。

インダク夕 3 3の両端には、コンデンサ 3 7とダイォード 3 8の直列接続体が接続されて第 1のスィッチ手段 3 8 aを形成している。 3 7は直流カツ卜用のコンデンサである。ダイォード 3 8のアノード側にはィンダク夕 3 9 を介して第 2のスィツチ手段 40から正電圧又は負電圧が供給される。スィツチ手段 40から正電圧が供給されるとダイォード 3 8はオンとなり、ィンダクタ 3 3は高周波的に短絡される。すなわち、共振回路 2 8のインダク夕ンスはインダク夕 32だけとなり、高い周波数（例えば 1 8 5 0〜 1 9 90 MH z) で発振する。また、スィッチ手段 40から負電圧が供給されるとダィオード 38はオフとなり、インダク夕 3 3の両端は高周波的に開放される。すなわち、共振回路 2 8のィンダクタンスはィンダク夕 3 2とィンダクタ 3 3の直列回路となり、低い周波数（ 1 7 1 0〜 1 8 80 MH z) で発振する。なお、ここでスィッチ手段 3 8 aとして、ダイオード 3 8を用いたがこれは従来例で示したようにトランジスタを用いることもできる。トランジス夕を用いれば制御電流を少なくすることができる。

バッファトランジスタ 2 2のコレクタは、パターンで形成されるとともに直列に接続されたィンダク夕 4 1 と 4 2 を介して正電源 4 3 (例えば 3. 0 V) に接続されている。 44は正電源 43とグランドとの間に接続されたバイパスコンデンサである。インダク夕 4 2の両端には、コンデンサ 4 5 とダイォード 4 6とコンデンサ 7 0とがこの記載順に直列接続されて第 3のスィッチ手段が形成されている。ここで、インダク夕 4 1は高い方の出力周波数の 4分の 1波長に設定し、ィンダク夕 4 1とィンダク夕 4 2の合成パ夕ーンの長さは、低い方の出力周波数の 4分の 1波長に設定している。なお、コンデンサ 4 5とコンデンサ 7 0は直流カツト用のコンデンサである。ダイオード 4 6のアノード側は、パターンで形成されたィンダク夕 7 1を介して前記スィツチ手段 4 0に接続されて正電圧又は負電圧が供給される。またダィオード 4 6のカソ一ド側はパターンで形成されたィンダクタ Ί 2を介してグランドに接続されている。このインダク夕 7 1と 7 2は交流カット用である。このようにダイォード 4 6にはグランド電位ではなしに負電圧が与えられるので、確実にオン ·オフすることができる。

すなわち、スィッチ手段 4 0から正電圧が供給されるとダイォード 4 6はオンとなり、インダク夕 4 2の両端は短絡される。従って、このときはバッファトランジス夕 2 2の負荷はインダク夕 4 1のみとなり、高い方の出力周波数の発振エネルギーを効率良く出力できる。また、スィッチ手段 4 0から負電源が供給されるとダイオード 4 6はオフとなり、インダク夕 4 2の両端は開放される。従って、このときはバッファトランジスタ 2 2の負荷はインダク夕 4 1とインダク夕 4 2の直列接続となり、低い方の出力周波数の発振エネルギーを効率良く出力できる。なおここで、高い方の周波数と低い方の周波数の比が 1 . 3程度以下ならば、ノソファトランジスタ 2 2のコレクタのインピーダンスを一定にしても略同様の性能を得ることができる。

バッファトランジスタ 2 2のコレク夕は出力回路 4 7を経てパッケージ 4 8の端子 4 9に接続されている。端子 4 9はコンデンサ 5 0を介して複数周波数帯用電圧制御発振器 5 1の第 1の出力端子 5 2に接続されている。この第 1の出力端子 52からは DC S (1 80 OMH z帯を使った欧州携帯電話方式） /PC S (米国方式の 1 900 MHz帯携帯電話方式）用の周波数が出力される。すなわち、スィッチ手段 40から正電源が出力されたときは、高い方の周波数である P C Sの 1 8 50〜 1 900 MHzの発振周波数が出力される。また、スィッチ手段 40から負電源が出力されたときは、低い方の周波数である DC Sの 1 7 10〜 1 880 MHzの発振周波数が出力される。なお、 48は半導体集積回路が実装されているパッケージであり、 5 1 は実施例 1における複数周波数帯用電圧制御発振器である。

53は正電源 43と接続された端子であり、この端子 5 3からはパッケ一ジ 48内の各回路に電源が供給されるとともにスィツチ手段 40の一方の端子にも供給されている。また、端子 53からはスィッチ 54を介して抵抗 55 と 56と 57とがこの順に直列接続されてグランドに接続されている。抵抗 55と 56の接続点はバッファトランジス夕 22のべ一スに接続されてバイァス電圧を与えている。また、抵抗 56と 5 7の接続点は発振トランジスタ 2 1のベースに接続されてバイアス電圧を与えている。 58は、バッファトランジス夕 22のベースとグランド間に接続されたコンデンサであり、バッファトランジス夕 22をべ一ス接地型で動作させている。なお、トランジス夕 2 1、 22は共に N P N型のトランジスタである。

なお、本実施例 1ではもう一つの周波数を発振させる発振回路を有している。この発振回路は GSM (欧州携帯電話方式）の 880〜 960 MHzを発振させるものであり、その出力は第 2の出力端子 52 aから出力される。なお、各素子の接続や働きは DC SZP C Sのものと同じものには添え字 a を付して説明を簡略化する。

ここで、発振周波数はインダク夕 32 aとコンデンサ 3 1 aとバリキヤップダイオード 30 aの並列回路で決定される。このときも制御端子 35に加える電圧により、バリキャップダイオード 30 aの静電容量が変化して共振周波数が制御される。また、インダク夕 41 aはパターンで形成されると共に GSMの出力周波数 880〜960MHzの略 4分の 1波長にして発振ェネルギーを効率よく第 2の出力端子 52 aに出力している。

この DCSZPCSの出力と GSMの出力は論理和が取られて、パッケ一ジ 48の端子 59に接続される。この端子 59の信号はコンデンサ 60を介して端子 6 1に接続される。この端子 6 1の信号は PL L回路の比較入力端子に接続される。なお、この P L L回路はパッケージ 48内に形成しても良い。このことにより、複数周波数帯用電圧制御発振器の小型化が実現できる。出力回路 47で DC S/PCSの出力と GSMの出力は論理和が取られて、負電源生成回路 67に入力されて負電源が生成される。この負電源はスイツチ手段 40の他方の端子に入力される。そして、共通端子はパッケージ 48 の端子 68を経てダイォード 38と 46に供給される。

62と 6 3は外部から発振周波数切替え信号が入力される端子であり、夫々パッケージ 48の端子 64と 65に接続される。この信号はモード切替え回路 66に入力され、スィツチ手段 40とスィッチ 54とスィッチ 54 a を制御する。すなわち、切替え信号が D C Sを指定したときには、スィッチ 54をオンにするとともにスィッチ 54 aをオフにして、 DCSノ PC S側のみを動作状態にし、更にスィツチ手段 40を負電源側に選択して DC S側とし、ダイオード 38とダイオード 46をオフにしてインダクタ 33とインダクタ 42の両端を開放する。また、切替え信号が P C Sを指定したときには、スィッチ 54をオンにするとともにスィッチ 54 aをオフにして、 DCS ノ P C S側のみを動作状態にし、スィツチ手段 40を正電圧側に選択して PCS側とし、ダイォード 3 8とダイォード 46をオンにしてインダク夕 33とインダク夕 42の両端を短絡する。また、切替え信号が GSMを指定したときには、スィッチ 54をオフにするとともにスィッチ 54 aをオンにして、 GSM側のみを動作状態にする。

このように、パッケージ 48内で発振される発振周波数を用いて負電源を生成しているので、外部から負電圧を与える必要はない。また、この負電圧はスィッチ手段 40で正電源と切替えることにより、パッケージ 48の端子 68は 1つにもかかわらず、正負 2種類の電源を出力することができる。また、正電源も端子 53から得ているので専用の端子は必要ない。

なお、本実施例においては、第 1の出力端子 52から周波数切替えにより出力される第 1の周波数 D C Sと第 2の周波数 P C Sとの比は略 1. 1としている。また、第 1の周波数と第 2の出力端子 52 aから出力される第 3の周波数 G SMとの比は略 2. 0としている。このように、第 1の出力端子 52 から出力される第 1の周波数と第 2の周波数が略等しいので、第 1の発振回路を形成するバリキャップダイオード 30の周波数感度が略等しくなる。従つて、実施例 2で説明するように、周波数帯の違いによる周波数感度の切替えをする必要はない。なお第 1図において、 50 a、 58 a、 23 a、 24 a、 25 a、 27 a、 29 a、 36 aはコンデンサ、 72、 55 a、 56 a、 57 a、 34 aはインダクタ、 53は端子、 2 1 a、 22 aはトランジスタである。

(実施例 2 )

次に、本発明の実施例 2について図面を基に平衡型発振器の例を用いて説明する。第 2図は、本発明の複数周波数帯用電圧制御発振器の回路図であり、卜ランジス夕で形成された平衡型増幅回路 1 2 1の一方の端子 Aと他方の端子 Bとの間にィンダク夕とキャパシ夕で形成された共振回路 1 22が接続され、この共振回路 122を形成するインダクタ 1 23の両端にスィツチ手段 124が接続されている。また、前記一方の端子 Aからは、トランジスタで形成されたバッファ回路 1 25を介して出力端子 1 26に接続され、他方の端子 Bからは、トランジスタで形成されたバッファ回路 1 2 7を介して出力端子 1 2 8に接続されている。ここで、ノッファ回路 1 2 5とバッファ回路

1 2 7とは同一の回路である。なお、これらのトランジスタは F E Tを用いても良い。

平衡増幅回路 1 2 1は、インダクタ 1 2 3の中間点 1 2 3 aに設けられた電源 V c cからインダク夕 1 2 3の一方の半分とインダク夕 1 4 2を介してトランジスタ 1 3 5のコレクタに接続されている。また、インダク夕 1 2 3 の他方の半分とインダクタ 1 4 3を介して卜ランジス夕 1 3 4のコレクタに接続されている。また、このトランジスタ 1 3 4と 1 3 5のェミッタは接続されて、定電流源 1 3 6を介してグランドに接続されている。トランジスタ

1 3 4のベースはコンデンサ 1 3 7を介してトランジスタ 1 3 5のコレクタに接続されるとともに端子 Aに接続されている。同様にトランジスタ 1 3 5 のベースはコンデンサ 1 3 9を介してトランジスタ 1 3 4のコレクタに接続されるとともに端子 Bに接続されている。 1 4 0はバイパスコンデンサであり電源 V c cとグランドとの間に接続されている。

共振回路 1 2 2は、端子 Aと端子 Bとの間にインダク夕ンスとキャパシ夕ンスを並列接続して形成されている。そしてそのインダク夕ンスは、パターンで形成されたィンダク夕 1 4 2 と、パターンで形成されたィンダク夕 1 2 3と、パターンで形成されたィンダクタ 1 4 3とがこの順序に接続されている。また、インダク夕 1 4 2と 1 4 3は同じインダク夕ンス値のものでありハイバンド例えば 1 8 0 O M H z帯の周波数を発振させるときに用いるものである。また、このインダク夕 1 4 2、 1 4 3と、インダク夕 1 2 3とが直列に接続されてローバンド、例えば略 9 0 0 MH z帯の周波数の発振に用いられる。

なお、実装面積を小さくする為にインダクタ 1 4 2と 1 4 3は一つのインダク夕として、どちらか一箇所にまとめることもできる。

また、共振回路 1 2 2のキャパシタンスは、ローバンドの周波数感度を調整するコンデンサ 1 4 7と、ノリキャップダイオード 1 4 8と、ハイバンドの周波数感度を調整するコンデンサ 1 4 9と、直流力ット用のコンデンサ 1 4 4とがこの順に接続されている。また、ノ'リキャップダイオード 1 4 8 の両端には、このバリキヤップダイォード 1 4 8の周波数感度を補正するコンデンサ 1 5 0が接続されて、その力ソード側にはインダク夕 1 5 1 (抵抗でも可）を介して制御端子 1 5 2に接続されている。なお、コンデンサ 1 4 7 は直流カツ卜の働きもしている。

ここで、制御端子 1 5 2に制御電圧を加えると電流はインダク夕 1 5 1 、リキャップダイオード 1 4 8、抵抗 1 5 3と流れてバリキヤップダイォード 1 4 8の両端に電圧が加わる。そこで、制御端子 1 5 2に加える電圧を変化させるとバリキャップダイォード 1 4 8に加わる電圧が変化し、バリキヤップダイオード 1 4 8の静電容量が変化する。

1 2 4はスィッチ手段であり、インダク夕 1 2 3の両端にコンデンサ 1 5 4とダイォ一ド 1 5 5とコンデンサ 1 3 8がこの順に直列に接続されている。この接続点であるコンデンサ 1 5 4とダイオード 1 5 5のカソード側から抵抗 1 5 6を介してスィツチ回路 1 6 1の共通端子に接続されるとともにコンデンサ 1 5 8を介してグランドに接続されている。また、コンデンサ 1 3 8とダイオード 1 5 5のアノード側からは、抵抗 1 5 9を介してグランドに接続されている。

コンデンサ 1 4 9の両端には、コンデンサ 1 6 2とダイオード 1 6 3とコンデンサ 1 1 9がこの順に直列接続されている。この接続点であるとともにダイオード 1 6 3のァノード側から抵抗 1 6 4を介して前記スィツチ回路 1 6 1の共通端子に接続されている。また、コンデンサ 1 1 9とダイオード 1 6 3のカソード側には抵抗 1 4 1を介してグランドに接続されている。ここで、コンデンサ 1 5 8はバイパスコンデンサであり、コンデンサ 1 5 4と 1 3 8と 1 6 2と 1 1 9は直流カツト用のコンデンサである。

なお、ダイオード 1 6 3に並列接続されたコンデンサ 1 4 9は、本実施例ではバリキャップダイオード 1 4 8と直列に接続しているが、これは、ノリキヤップダイォード 1 4 8と並列に接続してもローバンドとハイバンドの周波数感度を略等しくすることができる。

発振出力は、バッファ回路 1 2 5 、 1 2 7を通った後、平衡 '不平衡変換回路 1 5 7を介して負電源生成回路 1 6 0に接続されている。この負電源生成回路 1 6 0の負電源出力スィツチ回路 1 6 1の一方の端子に接続されるとともに他方の端子は正電源 V c cに接続されている。ここで、トランジスタ 1 3 4、 1 3 5、定電流源 1 3 6、バッファ回路 1 2 5、 1 2 7、負電源生成回路 1 6 0、スィッチ回路 1 6 1は同一のパッケージ内に集積化されている。

従って、発振器の出力エネルギーの一部を用いて生成された負電源と外部から供給される正電源を用いて、半導体で形成されたスィッチ回路 1 6 1をオン ·オフするので、ダイオード 1 5 5 、 1 6 3で形成されるスィッチ回路の確実なオン 'オフができる。したがって、ダイオード 1 5 5 、 1 6 3のォン ·オフ不完全による発振周波数や発振レベルの温度特性が安定する。また、負電源はパッケージ内で生成されるので、負電源を外部から供給する必要はない。更に、負電源は同一パッケージ内で発振される発振器の発振周波数を用いるので、負電源用の発振器を別に設ける必要はない。

以上のように構成された複数周波数帯用電圧制御発振器において、スィッチ回路 1 6 1を他方の端子である正電源側にすると、ダイオード 1 5 5が開放（以下、オフという。）になるとともにダイオード 1 6 3が短絡（以下、オンという。）になる。すなわち、このときの等価回路は第 3図に示すようになる。

第 3図において、インダク夕 1 4 2 とインダクタ 1 2 3 とインダク夕 1 4 3が直列接続された直列接続体 1 6 5とし、コンデンサ 1 5 0とバリキャップダイオード 1 4 8が並列接続された並列接続体 1 6 6と、この並列接続体 1 6 6とコンデンサ 1 4 7とが直列に接続された直列接続体 1 6 7とすると、端子 A B間のインピーダンスは直列接続体 1 6 5と直列接続体 1 6 7 の並列接続となる。従って、このときの共振周波数は、インダク夕ンスである直列接続体 1 6 5とキャパシタンスである直列接続体 1 6 7の並列共振周波数になる。ここで、制御端子 1 5 2に加える制御電圧を可変することにより、ローバンドの周波数を可変することができる。この口一バンドは、本実施例では第 5図の 1 8 0に示すように、周波数は略 9 0 0 M H zで制御電圧による周波数可変幅 1 8 1は 8 0 λΙ Η zである。第 5図において、横軸は周波数であり縦軸は出力レベルである。

また、第 2図において、スィッチ回路 1 6 1を一方の端子である負電源側にすると、ダイォード 1 5 5がオンになるとともにダイォード 1 6 3がオフになる。すなわち、このときの等価回路は第 4図に示すようになる。

第 4図において、ィンダク夕 1 4 2とインダク夕 1 4 3が直列接続された直列接続体 1 6 9とし、コンデンサ 1 5 0とバリキヤップダイオード 1 4 8 が並列接続された並列接続体 1 6 6と、この並列接続体 1 6 6とコンデンサ 1 4 7とコンデンサ 1 4 9が直列に接続された直列接続体 1 7 0とすると、端子 A Β間のインピーダンスは直列接続体 1 6 9と直列接続体 1 7 0の並列接続となる。従って、このときの共振周波数は、インダク夕ンスである直列接続体 1 6 9とキャパシタンスである直列接続体 1 7 0の並列共振周波数になる。ここで、制御端子 1 5 2に加える制御電圧を可変することにより、ハィバンドの周波数を可変することができる。このハイバンドは、本実施例では第 5図の 1 8 2に示すように、周波数は略 1 8 0 0 MH zで制御電圧による周波数可変幅 1 83は 1 70 MH zである。第 5図において、横軸は周波数であり縦軸は出力レベルである。

なお、ここで口一バンドは GSMの 9 0 OMH zとしたが AMP S (米国方式の 8 00MHz帯携帯電話方式）では 8 0 0 MH z帯（8 24MH z〜 894MHz) となる。また、ハイバンドでは D C Sの 1 80 0 MH zとしたが P C Sでは 1 90 0 MH z帯（ 1 8 50 MH z〜 1 9 90 MH z ) となる。

第 6図は本発明の複数周波数帯用電圧制御発振器に用いた多層基板 1 7 1 の分解斜視図である。第 6図において、 1 7 2は多層基板 1 7 1の 1層目の表面であり電子部品が装着されている。 1 7 3は 2層目でありグランドパ夕ーン 1 74がー面に設けられている。 1 7 5は 3層目でありパターンで形成されたィンダク夕 1 Ί 6が形成されている。 1 7 7は 4層目でありグランドパターン 1 7 8がー面に設けられている。

1 7 6 aはィンダク夕 1 7 6からビアホール（多層基板の内層におけるスルーホール） 1 7 9で 1層目に導出されたインダク夕の一部である。このィンダク夕の一部 1 7 6 aは、確実に調整範囲をカバーできるようにインダク夕 1 76の 1 0分の 1程度のィンダク夕としている。このようにインダクタ 1 7 6の一部を多層基板 1 7 1の表面に導出することにより、インダクタンスの調整が容易となる。

ここで、インダク夕 1 7 6の上層である 2層目 1 7 3のグランドパターン 1 74は、インダク夕 1 7 6の Qを大きくするために、その対応する部分にグランドパターンの不形成部 1 Ί 4 aを設けている。また、ィンダク夕 1 76 の下層である 4層目 1 7 7のグランドパターン 1 7 8にも同様の理由でィンダク夕 1 7 6の Qを大きくするために、その対応する部分にグランドパターンの不形成部 1 7 8 aを設けている。

このように、インダク夕ンスの大部分を多層基板 1 7 1の内層に形成することにより、小型化を図ることができる。また、インダク夕 1 7 6はパターンで形成されているので、例え振動してもインダク夕ンス値が変わることはなく移動体通信用の複数周波数帯用電圧制御発振器としては優れた性能を発揮することになる。

なお、このインダク夕 1 7 6とその一部 1 7 6 aは、第 2図のィンダク夕 1 2 3、 1 4 2 、 1 4 3が適用できる。

以上説明したように、本実施例における複数周波数帯用電圧制御発振器は、発振出力を用いて負電源を生成し、この負電源をスィッチ回路 1 6 1で切替えてダイォ一ド 1 5 5と 1 6 3に与えるので、ダイォード 1 5 5と 1 6 3のオン ·オフを確実に行うことができる。また、ローバンドの出力周波数の感度を調整するコンデンサ 1 4 7と、ハイバンドの出力周波数の感度を調整するコンデンサ 1 4 9とを夫々独立に有しているので、これらのコンデンサ 1 4 7 、 1 4 9により、ハイバンドとローバンドにおける発振周波数の感度を夫々独立に設定できるとともに、ローバンドとハイバンドの周波数感度を等しくすることができる。

また、平衡型発振器としているので、電源 V c cに流れる電流が常に一定となり、他の回路との干渉妨害を小さくすることができ、これにより高周波化と多機能化によって、より複雑化が避けられない移動体通信装置の高周波発振器を従来並みの占有面積で実現できる効果がある。

また、ィンダク夕 1 4 2とィンダク夕 1 4 3とは略同じィンダク夕ンス値にすると共に、この間にインダク夕 1 2 3が接続されている。従って、スィッチ手段 1 2 4が接続されるインダク夕 1 2 3の中間点 1 2 3 aに電源 V c cを設け、その両側にィンダク夕 1 4 2とィンダク夕 1 4 3が接続されるので、スィッチ手段 1 2 4の影響が少なくなるとともに、共振回路の平衡度も良い。

また、最初にィンダク夕 1 2 3をダイォ一ド 1 5 5で短絡してィンダクタ 1 4 2か或いはインダク夕 1 4 3をトリミングすることによりハイバンドの周波数を独立に調整することができる。次にダイオード 1 5 5を開放してィンダク夕 1 2 3をトリミングすることによりローバンドの周波数を独立に調整することができる。

また、バリキャップダイォード 1 4 8と並列にコンデンサ 1 5 0が接続されているので、バリキャップダイオード 1 4 8の周波数感度を容易に補正することができる。

また、一つのパッケージに集積回路化されているので、他の回路、例えば L N AゃM I Xなどとともに集積回路化すれば小型化も図れる。産業上の利用可能性

以上のように本発明によれば、バッファトランジスタの出力に接続された負電源生成回路と、この負電源生成回路の出力と正電源とを選択的に切替える第 2のスィツチ手段と、外部から出力周波数切替え信号が入力されるモード切替え回路とを設け、少なくとも前記発振トランジスタと前記バッファトランジス夕と前記負電源生成回路と前記モード切替え回路とを 1つのパッケージに集積するとともに、前記第 2のスイツチ手段の出力で前記第 1のスィツチ手段の開放 ·短絡を制御することにより、前記出力端子から低い周波数帯の発振出力と高い周波数帯の発振出力とが選択的に出力される複数周波数帯用電圧制御発振器であり、発振器の出力で生成された負電源と、外部から供給される正電源を用いて、半導体で形成されたスィッチ手段をオン ·オフするので、スィッチ手段の確実なオン ·オフができる。したがって、スイツチ手段のオン ·オフ不完全による発振周波数や発振レベルの温度特性が安定する。

また、負電源はパッケージ内で生成されるので、負電源を外部から供給する必要はない。

更に、負電源は同一パッケージ内で発振される発振器の発振周波数を用いるので、負電源用の発振器を別に設ける必要はない。

更にまた、モード切替え回路で正電源と負電源とをパッケージ内で切替えているので、この信号の出力ピンは 1つで良く、パッケージのピン数を削減することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 発振トランジスタのベースとコレクタとの間にィンダクタとキャパシ夕が並列接続された共振回路と、前記発振トランジスタの出力が接続されたバッファトランジスタと、このバッファトランジスタの出力が接続された第 1の出力端子と、前記キャパシ夕を形成するバリキャップダイォ一ドに制御電圧を印加する制御端子と、前記ィンダク夕を形成する第 1 のィンダク夕と第 2のィンダク夕の直列接続体のうち前記第 2のィンダクタの両端を開放 ·短絡するとともに半導体で形成された第 1のスイツチ手段とを備え、前記バッファトランジスタの出力に接続された負電源生成回路と、この負電源生成回路の出力と正電源とを選択的に切替える第 2のスィツチ手段と、外部から出力周波数切替え信号が入力されるモード切替え回路とを設け、少なくとも前記発振トランジスタと前記バッファトランジスタと前記負電源生成回路と前記モード切替え回路とを 1 つのパッケージに集積するとともに、前記第 2のスィッチ手段の出力で前記第 1のスィッチ手段の開放 ·短絡を制御することにより、前記出力端子から低い周波数帯の発振出力と高い周波数帯の発振出力とが選択的に出力される構成としたことを特徴とする複数周波数帯用電圧制御発振器。

2 . 発振トランジスタと共振回路とで形成される発振器は不平衡型発振器としたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の複数周波数帯用電圧制御発振器。

3 . 発振トランジス夕と共振回路とで形成される発振器は平衡型発振器としたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の複数周波数帯用電圧制御発振器。

. 第 1のスィツチ手段はダイォードで形成されたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の複数周波数帯用電圧制御発振器。

5 . 第 1のスィツチ手段はトランジスタで形成されたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の複数周波数帯用電圧制御発振器。

6 . 第 2のスィッチ手段に供給される正電源は集積されたパッケージの電源端子から供給されることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の複数周波数帯用電圧制御発振器。

7 . 発振トランジスタのベースとコレクタとの間にィンダク夕とキャパシ夕が並列接続された共振回路と、前記発振トランジスタの出力が接続されたバッファトランジスタと、このバッファトランジスタの出力が接続された第 1の出力端子と、前記キャパシ夕を形成するバリキヤップダイォ一ドに制御電圧を印加する制御端子と、前記ィンダクタを形成する第 1 のィンダクタと第 2のィンダクタの直列接続体のうち前記第 2のィンダクタの両端を開放 ·短絡するとともに半導体で形成された第 1のスィッチ手段とを備え、前記バッファトランジスタの出力に接続された負電源生成回路と、この負電源生成回路の出力と正電源とを選択的に切替える第 2のスィツチ手段と、外部から出力周波数切替え信号が入力されるモード切替え回路とを設け、少なくとも前記発振トランジスタと前記バッファトランジスタと前記負電源生成回路と前記モード切替え回路とを 1 つのパッケージに集積するとともに、前記第 2のスィッチ手段の出力で前記第 1のスィツチ手段の開放 ·短絡を制御することにより、前記出力端子から低い周波数帯の発振出力と高い周波数帯の発振出力とが選択的に出力される構成とし、前記バッファトランジスタのコレク夕と電源との間にはパターンで形成された第 3のィンダク夕と第 4のィンダク夕が直列接続されるとともに、前記第 4のインダク夕の両端を第 2のスイツチ手段の出力で開放 ·短絡する第 3のスィッチ手段を設け、前記第 3のインダク夕の長さは高い方の出力周波数帯の略 4分の 1波長に設定するとともに、前記第 3のインダクタと前記第 4のィンダク夕の合成パターンの長さは低い方の出力周波数帯の略 4分の 1波長に設定したことを特徴とする複数周波数帯用電圧制御発振器。

第 1の発振トランジスタのベースとコレクタとの間にィンダク夕とキヤパシ夕が並列接続された共振回路と、前記第 1の発振トランジスタの出力が接続された第 1のバッファトランジスタと、この第 1のバッファトランジス夕の出力が接続された第 1の出力端子と、前記キャパシ夕を形成するバリキャップダイオードに制御電圧を印加する制御端子と、前記ィンダク夕を形成する第 1のィンダク夕と第 2のインダク夕の直列接続体のうち前記第 2のインダク夕の両端を開放 ·短絡するとともに半導体で形成された第 1のスィッチ手段とを備え、前記第 1のバッファトランジス夕の出力に接続された負電源生成回路と、この負電源生成回路の出力と正電源とを選択的に切替える第 2のスィッチ手段と、外部から出力周波数切替え信号が入力されるモード切替え回路とを設け、少なくとも前記第 1の発振トランジスタと前記第 1のバッファトランジスタと前記負電源生成回路と前記モード切替え回路とを 1つのパッケージに集積するとともに、前記第 2のスイツチ手段の出力で前記第 1のスイツチ手段の開放 '短絡を制御することにより、前記第 1の出力端子から低い周波数帯の発振出力と高い周波数帯の発振出力とが選択的に出力される構成とし、さらに第 2の発振トランジスタのベースとコレクタとの間に接続されたインダク夕とキャパシ夕の並列接続体と、前記第 2の発振トランジス夕の出力が接続された第 2のバッファトランジスタと、この第 2のバッファトランジスタの出力が接続された第 2の出力端子と、前記キヤパシ夕を形成する第 2のバリキヤップダイォードに制御電圧を印加する制御端子と、前記インダク夕を形成する第 5のインダクタとを設け、外部からの切替え信号によりモード切替え回路で、第 1の出力端子からの出力と前記第 2の出力端子からの出力とを選択的に出力する構成としたことを特徴とする複数周波数帯用電圧制御発振器。

9 . 第 1の出力端子から周波数切替えにより出力される第 1の周波数と第 2 の周波数との比は 1 . 2以下にするとともに、前記第 1の周波数と第 2 の出力端子から出力される第 3の周波数との比は 1 . 5以上としたことを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の複数周波数帯用電圧制御発振器。

10. 第 1の出力端子から出力されているときには、第 2の発振トランジスタによる発振をオフとし、第 2の出力端子から出力されているときには第 1の発振トランジスタによる発振をオフとしたことを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の複数周波数帯用電圧制御発振器。

1 1 . 第 1の出力端子と第 2の出力端子の出力の論理和出力を第 3の出力端子に導出したことを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の複数周波数帯用電圧制御発振器。

1 2. 論理和回路の出力に P L L回路を接続するとともに、この P L L回路も同一のパッケージ内に実装したことを特徴とする請求の範囲第 1 0項に記載の複数周波数帯用電圧制御発振器。

13. 発振トランジスタのベースとコレクタとの間にインダク夕とキャパシ夕が並列接続された共振回路と、前記発振トランジスタの出力が接続されたバッファトランジスタと、このバッファトランジスタの出力が接続された第 1の出力端子と、前記キャパシ夕を形成するバリキヤップダイォ一ドに制御電圧を印加する制御端子と、前記ィンダク夕を形成する第 1 のィンダク夕と第 2のィンダク夕の直列接続体のうち前記第 2のィンダクタの両端を開放 ·短絡するとともに半導体で形成された第 1のスイツチ手段とを備え、前記バッファトランジスタの出力に接続された負電源生成回路と、この負電源生成回路の出力と正電源とを選択的に切替える第 2のスィツチ手段と、外部から出力周波数切替え信号が入力されるモード切替え回路とを設け、少なくとも前記発振トランジスタと前記バッファトランジスタと前記負電源生成回路と前記モード切替え回路とを 1 つのパッケージに集積するとともに、前記第 2のスィツチ手段の出力で前記第 1のスィツチ手段の開放 ·短絡を制御することにより、前記出力端子から低い周波数帯の発振出力と高い周波数帯の発振出力とが選択的に出力される構成とし、前記発振トランジスタと共振回路とで形成される発振器は平衡型発振器とし、バリキヤップダイォードと直列或いは並列に第 1のコンデンサを設け、この第 1のコンデンサの両端に接続されたスィツチ手段の開放 ·短絡でローバンドとハイバンドの周波数感度を略等しくしたことを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の複数周波数帯用電圧制御発振器。

14. ノ 'リキャップダイォードと第 1のコンデンサの接続体に第 2のコンデンサが直列に接続されたことを特徴とする請求の範囲第 1 3項に記載の複数周波数帯用電圧制御発振器。

1 5. 第 1のインダク夕を略同じインダク夕値に 2分割すると共に、この 2分割されたィンダク夕の間に第 2のィンダク夕が接続されたことを特徴とする請求の範囲第 1 3項に記載の複数周波数帯用電圧制御発振器。

16. バリキヤップダイオードと並列にコンデンサが接続されたことを特徴とする請求の範囲第 1 3項に記載の複数周波数帯用電圧制御発振器。

1 7. 第 1のィンダク夕と第 2のィンダク夕はパターンで形成されたことを特徵とする請求の範囲第 1 3項に記載の複数周波数帯用電圧制御発振器。

18. 第 1のインダクタをトリミングしてハイバンドの出力周波数を調整した後、第 2のィンダクタをトリミングしてローバンドの出力周波数を調整することを特徴とする請求の範囲第 1 7項に記載の複数周波数帯用電圧制御発振器。

19. 多層基板の内層にインダク夕が形成されるとともに、このインダクタの上層或いは下層はグランドパターンが除去されたことを特徴とする請求の範囲第 1 8項に記載の複数周波数帯用電圧制御発振器。

20. 多層基板の内層にインダクタが形成されるとともに、このインダク夕の一部をビアホールで表面に導出し、前記ィンダク夕の一部をトリミングすることにより周波数を調整することを特徴とする請求の範囲第 1 8項に記載の複数周波数帯用電圧制御発振器。

21 . スィッチ手段は、第 1のコンデンサと第 2のインダク夕の両端に夫々スィッチングダィォードを接続し、これらのスィツチングダイォードの両端に同一パッケージ内で生成された電圧を加えることにより、開放 ·短絡を制御することを特徴とする請求の範囲第 1 3項に記載の複数周波数帯用電圧制御発振器。

22. 第 1のインダク夕は 1個のィンダク夕ンス素子で形成されたことを特徴とする請求の範囲第 1 3項に記載の複数周波数帯用電圧制御発振器。