JP2000323931A - プッシュプッシュ発振器 - Google Patents

プッシュプッシュ発振器

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JP2000323931A
JP2000323931A JP11125815A JP12581599A JP2000323931A JP 2000323931 A JP2000323931 A JP 2000323931A JP 11125815 A JP11125815 A JP 11125815A JP 12581599 A JP12581599 A JP 12581599A JP 2000323931 A JP2000323931 A JP 2000323931A
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Japan
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push
open
transmission line
oscillator
fundamental wave
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JP11125815A
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English (en)
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Noriaki Saito
典昭 齊藤
Hiroyuki Yabuki
博幸 矢吹
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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】 高周波用の各種無線機器、通信機器、測定器
に用いられるプッシュプッシュ発振器において、外来雑
音に強い安定した回路の提供を目的とする。 【解決手段】 両端開放伝送線路2の中央付近に平行し
て平行結合線路12を配置し、その両端から結合容量1
0、11を介して基本波出力を両相で取り出すことで、
出力を両相駆動できるため、外部雑音に強くなり、プッ
シュプッシュ発振器の安定化を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高周波用の各種無線
機器、通信機器、測定器に用いられるプッシュプッシュ
発振器に関する。
【0002】
【従来の技術】高周波用の発振器に用いられる小形共振
器には TEMモードの共振器が最もよく利用され、これら
の共振器に関し、出版物(例えば、小西良弘“マイクロ
波集積回路”、産報)に数多くの記載がなされている。
第6図(a)は先端開放 1/2波長共振器の例で、60は
共振線路である。同図(b)は同図(a)をU字状に折
り返したヘアピン構造の共振器で、61は60と同様な
共振線路を示す。
【0003】上記共振器を用いた高周波発振器の構成と
しては、プッシュプッシュ発振器がよく利用される(例
えば、1989年2月のマイクロウエーブジャーナルに記
載。〔Push−Push VCO Design with CAD Tools、Zvi Na
tiv and Yair Shur、MicrowaveJournal February 198
9〕)。
【0004】第6図(c)にプッシュプッシュ発振器の
全体回路構成を示す。プッシュプッシュ発振器は、共振
器部62、コルピッツ発振回路等からなる同一かつ対称
な2つの発振回路4、5を具備した発振器部6より構成
され、発振器部6からの2つの出力は互いに 180°位相
が反転しており、電気長の等しい伝送線路を持つ同相合
成回路7により基本波及び奇数次高調波成分は相殺さ
れ、偶数次高調波成分のみを倍増して出力端子13より
出力することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このプッシュプッシュ
発振器においては、通常の発振器出力を逓倍して出力を
取り出す方式と比較して基本波及び奇数次高調波成分の
抑圧が良好であるという利点を持つが、出力を同相合成
してしまうため、周波数シンセサイザを構成する際にP
LLICに片相で信号を供給することになり、外来雑音
に弱くなるという課題があった。
【0006】本発明は以上の課題を解決するもので、基
本波及び奇数次高調波成分を抑圧し、偶数次高調波成分
を出力すると同時に、基本波出力を両相で取り出し、P
LLICへ出力することで外来雑音に強いプッシュプッ
シュ発振器を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、プッシュプッシュ発振器の基本波成分を、
共振器として用いる両端開放伝送線路の電流最大点か
ら、両端開放の平行結合線路を用いて、磁界結合にて抜
き出すように構成したものである。
【0008】これにより、基本波及び奇数次高調波成分
を抑圧し、偶数次高調波成分を出力すると同時に、基本
波出力を両相で取り出し、PLLICへ出力すること
で、外来雑音に強い安定したプッシュプッシュ発振器が
得られる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、共振用容量と、この共振用容量に並列に両端部で接
続された両端開放伝送線路により構成される共振回路
と、互いに同一でそれぞれの入力が前記両端開放伝送線
路の両端部に接続された第1、第2の発振部を用いて構
成される発振器部と、前記第1、第2の発振部出力の同
相合成を行う同相合成回路と、前記同相合成回路出力に
接続された偶数次高調波出力端子と、前記両端開放伝送
線路の中央付近に配置された平行結合線路と、前記平行
結合線路の両端にそれぞれ第1、第2の結合容量を介し
て接続された第1、第2の基本波出力端子とを具備した
ことを特徴とするプッシュプッシュ発振器であり、基本
波及び奇数次高調波成分を抑圧し、偶数次高調波出力端
子へ偶数次高調波成分のみを出力すると同時に、基本波
出力を第1、第2の基本波出力端子より両相で取り出
し、PLLICへ出力することができるため、外来雑音
に強くなるという作用を有する。
【0010】請求項2に記載の発明は、前記両端開放伝
送線路と平行結合線路を異なる層に作成し、各々の線路
を上下で重なるように配置したことを特徴とする請求項
1記載のプッシュプッシュ発振器であり、請求項1記載
の作用に加え、線路を重ねて配置することで、面積を小
型化できるという作用を有する。
【0011】請求項3に記載の発明は、前記両端開放伝
送線路と同一形状の第2の両端開放伝送線路を異なる層
に作成し、完全に重なり合うように配置したことを特徴
とする請求項1記載のプッシュプッシュ発振器であり、
請求項1の作用に加え、高周波電流を2層に分けること
で共振器の損失が減り、位相雑音特性が良好になるとい
う作用を有する。
【0012】請求項4に記載の発明は、基本波出力端子
から、基本波出力を分周器に両相で接続した請求項1か
ら3のいずれかに記載のプッシュプッシュ発振器を用い
たPLL回路であり、基本波出力を両相でPLLICに
供給することで、外来雑音に強いPLL回路を実現する
という作用を有する。
【0013】請求項5に記載の発明は、請求項1から4
のいずれかに記載のプッシュプッシュ発振器を用いた無
線機器であり、あらゆる無線機器の必須構成要素である
発振器を外来雑音に強くすることで、無線機器の安定化
を実現するという作用を有する。
【0014】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図5を用いて説明する。
【0015】(実施の形態1)図1(a)はプッシュプ
ッシュ発振器のブロック結線図を示す。図1(a)にお
いて共振用容量1は、1/2波長共振を基本とする両端
開放伝送線路2とともに共振回路3の共振周波数を決定
するものである。発振部4、5からなる発振器部6、及
び同相合成回路7は従来例と同一であり、偶数次高調波
出力端子13より偶数次高調波が出力される。平行結合
線路12は、両端開放伝送線路2の中央近辺に互いに平
行になるように配置する。平行結合線路12の両端には
結合容量10、11を介して基本波出力端子8、9がそ
れぞれ接続されている。
【0016】両端開放伝送線路2は、1/2波長共振を
基本とするため、その中央は基本波に対する仮想接地点
となる。そこで、この仮想接地点近傍で図1のように磁
界結合させると、両端開放伝送線路2の両相電圧が、そ
のまま平行結合線路12の両端に現れる。そのため、結
合容量10、11を介して容量結合で電圧出力を取り出
すことで基本波出力端子8、9より基本波出力を両相で
取り出すことができる。
【0017】なお、共振用容量1は、可変容量素子で置
き換えても良く、同相合成回路7は、図1(b)に示し
たように結合容量15〜17で構成される簡易な同相合
成回路14に置き換えて良いことはいうまでもない。
【0018】(実施の形態2)図2は両端開放伝送線路
と平行結合線路の斜視図を示す。図2において1〜2、
4〜5、7〜13の番号を付した構成要素は実施の形態
1と同一であるため説明は省略する。誘電体20は、平
行結合線路12と両端開放伝送線路2の間を満たしてい
る。スルーホール21、22は両端開放伝送線路2の両
開放端を誘電体20の上面まで引き出している。
【0019】平行結合線路12を、両端開放伝送線路2
と異なる層に作成することで、それぞれを重ねて配置す
ることができ、全体の面積を小さくできる。平行結合線
路12と両端開放伝送線路2の結合度は、それぞれの線
路の重なる面積xyとその距離dにより調整が可能であ
る。なお、平行結合線路12を上面、両端開放伝送線路
2を下面として説明したが、逆に平行結合線路12が下
面、両端開放伝送線路2が上面であってもよいことはい
うまでもない。
【0020】その他の動作は実施の形態1と同一である
ため説明は省略する。
【0021】(実施の形態3)図3は両端開放伝送線路
と平行結合線路の斜視図を示す。図3において1〜2、
4〜5、7〜13の番号を付した構成要素は実施の形態
1と同一であるため説明は省略する。両端開放伝送線路
30は、両端開放伝送線路2と同一形状であるが、異な
る層に形成され、かつ完全に重なり合うように配置され
ている。伝送線路の導体厚はtとする。スルーホール3
1、32は、両端開放伝送線路2、30の開放端をそれ
ぞれ接続している。誘電体20は、両端開放伝送線路
2、30の間を満たしており、その厚さはdである。
【0022】集積回路内部に伝送線路を形成する場合、
一般的に導体厚tが表皮深さδより薄くなるため、導体
部だけでなく誘電体部分にも高周波電流が漏れ、伝送線
路の高周波損失が増加する。
【0023】ここで、同一形状の伝送線路を完全に上下
で重なり合うように2層に配置することで高周波電流が
2層に供給され、誘電体部に漏れる高周波電流が減少す
るため、共振器の高周波的な損失が低減できる。また、
両端開放伝送線路2、30の開放端をそれぞれスルーホ
ール31、32で接続することで、伝送線路が並列とな
り直流抵抗が低減できるため、共振器の直流損失をも低
減することができ、結果として共振器のQ値を向上で
き、発振器の位相雑音特性が改善できる。
【0024】その他の動作は実施の形態1と同一である
ため説明は省略する。
【0025】(実施の形態4)図4はPLL回路のブロ
ック結線図である。図4において1〜13の番号を付し
た構成要素は実施の形態1と同一であるため説明は省略
する。基準信号源40は、温度補償水晶発振器等で構成
される高安定な基準信号源である。分周器41はCMO
Sカウンタで構成された分周比Rを持つ分周器である。
分周器42はECL(Emitter Coupled Logic )及びC
MOSカウンタで構成された分周比Nを持つ分周器であ
る。位相比較器43は分周器41、42の出力信号の位
相比較を行い、その誤差信号を出力する位相比較器であ
る。チャージポンプ44は位相比較器43の出力に応じ
た電流を出力するチャージポンプである。PLLIC4
5は、分周器41、42、位相比較器43、チャージポ
ンプ44で構成されるPLLICである。LPF46は
チャージポンプ44の出力から交流成分を除去するLP
Fである。PLL回路47は、1〜13及び40〜46
により構成される。
【0026】基本波出力端子8、9の出力は分周器42
に両相で入力されるともにN分周され、分周器41によ
りR分周された基準信号源40の信号と位相比較器43
により位相比較される。チャージポンプ44は位相比較
器43の出力する誤差信号に応じた幅の電流パルスを出
力し、その交流成分がLPF46で除去され、共振用容
量1の容量値を制御することにより、偶数次高調波出力
端子13から、高安定な基準信号源40と位相同期した
信号が得られる。このとき、発振器出力と分周器の接続
を両相で行うため、同相雑音成分を除去でき、外来雑音
に強く安定なPLL回路が得られる。
【0027】その他の動作は実施の形態1と同一である
ため、説明は省略する。
【0028】(実施の形態5)図5は無線機器のブロッ
ク結線図である。図5おいて13、47の番号を付した
構成要素は実施の形態4と同一であるため説明は省略す
る。アンテナ50は、電波を受ける、または発射するた
めのアンテナであり、アンテナスイッチ51は受信回路
または送信回路にアンテナ接続を切り替えるためのアン
テナスイッチである。低雑音増幅器52は、微弱信号を
低雑音で増幅する低雑音増幅器である。BPF53は妨
害波除去用のBPFである。ダウンミキサ54はBPF
53の出力とPLL回路47の出力の周波数差を出力す
る。アップミキサ55はIF部58の出力とPLL回路
47の周波数の和を出力する。BPF56はアップミキ
サ55の発生する不要スプリアスを除去する。パワーア
ンプ57は所望の出力レベルまでBPF56の出力を増
幅する。IF部58は、ダウンミキサ54の信号を処理
し、復調を行うとともに、アップミキサ55に変調信号
を出力する。
【0029】受信時、アンテナ50により受信された電
波はアンテナスイッチ51を介して低雑音増幅器52に
入力され、増幅され、BPF53により不要波を除去さ
れた後、ダウンミキサ54、PLL回路47により周波
数を下げてからIF部58で復調される。また、送信
時、IF部から出力される変調信号はアップミキサ55
及びPLL回路47により周波数変換され、BPF56
により不要スプリアス除去された後、パワーアンプ57
により所望の出力レベルに増幅され、アンテナスイッチ
51を介してアンテナ50から出力される。受信、送信
ともPLL回路47が周波数を決定しているため、高安
定なPLL回路47を使用することにより無線機器の安
定化が図れる。
【0030】その他の動作は実施の形態1と同一である
ため、説明は省略する。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、プッシュ
プッシュ発振器の基本波成分を、共振器として用いる両
端開放伝送線路の電流最大点から、両端開放の平行結合
線路を用いて、磁界結合にて抜き出すように構成したも
ので、基本波及び奇数次高調波成分を抑圧し、偶数次高
調波成分を出力すると同時に、基本波出力を両相で取り
出すことで、外来雑音に強い安定したプッシュプッシュ
発振器が得られるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の実施の形態1におけるプッシュ
プッシュ発振器のブロック結線図 (b)本発明の実施の形態1における同相合成回路の平
面図
【図2】本発明の実施の形態2における両端開放伝送線
路と平行結合線路の斜視図
【図3】本発明の実施の形態3における両端開放伝送線
路と平行結合線路の斜視図
【図4】本発明の実施の形態4におけるPLL回路のブ
ロック結線図
【図5】本発明の実施の形態5における無線機器のブロ
ック結線図
【図6】(a)従来の共振器の平面図 (b)従来の共振器の平面図 (c)従来のプッシュプッシュ発振器のブロック結線図
【符号の説明】
1 共振用容量 2 両端開放伝送線路 3 共振回路 4、5 発振部 6 発振器部 7 同相合成回路 8、9 基本波出力端子 10、11 結合容量 12 平行結合線路 13 偶数次高調波出力端子 14 同相合成回路 15〜17 結合容量 20 誘電体 21、22 スルーホール 30 両端開放伝送線路 31、32 スルーホール 40 基準信号源 41、42 分周器 43 位相比較器 44 チャージポンプ 45 PLL IC 46 LPF 47 PLL回路 50 アンテナ 51 アンテナスイッチ 52 低雑音増幅器 53 BPF 54 ダウンミキサ 55 アップミキサ 56 BPF 57 パワーアンプ 58 IF部 60 共振線路 61 共振線路 62 共振器部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J081 AA11 AA19 BB01 BB06 BB10 CC30 DD19 EE09 FF03 GG02 JJ02 JJ05 JJ12 JJ13 LL01 MM01 MM08 5J106 AA01 AA04 BB01 CC02 CC21 CC38 CC52 DD11 DD32 GG01 JJ01 KK27 LL01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 共振用容量と、この共振用容量に並列に
    両端部で接続された両端開放伝送線路により構成される
    共振回路と、互いに同一でそれぞれの入力が前記両端開
    放伝送線路の両端部に接続された第1、第2の発振部を
    用いて構成される発振器部と、前記第1、第2の発振部
    出力の同相合成を行う同相合成回路と、前記同相合成回
    路出力に接続された偶数次高調波出力端子と、前記両端
    開放伝送線路の中央付近に配置された平行結合線路と、
    前記平行結合線路の両端にそれぞれ第1、第2の結合容
    量を介して接続された第1、第2の基本波出力端子とを
    具備したことを特徴とするプッシュプッシュ発振器。
  2. 【請求項2】 両端開放伝送線路と平行結合線路を異な
    る層に作成し、各々の線路を上下で重なるように配置し
    たことを特徴とする請求項1記載のプッシュプッシュ発
    振器。
  3. 【請求項3】 両端開放伝送線路と同一形状の第2の両
    端開放伝送線路を異なる層に作成し、完全に重なり合う
    ように配置したことを特徴とする請求項1記載のプッシ
    ュプッシュ発振器。
  4. 【請求項4】 基本波出力端子から、基本波出力を分周
    器に両相で接続した請求項1から3のいずれかに記載の
    プッシュプッシュ発振器を用いたPLL(Phase Locked
    Loop )回路。
  5. 【請求項5】 請求項1から4のいずれかに記載のプッ
    シュプッシュ発振器を用いた無線機器。
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EP99121207A EP1005151B1 (en) 1998-11-24 1999-10-23 Push-push Oscillator
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009033503A (ja) * 2007-07-27 2009-02-12 Mitsubishi Electric Corp 分周器及び高周波発振源
US8729970B2 (en) 2011-06-09 2014-05-20 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Oscillator circuit
CN112087203A (zh) * 2019-06-14 2020-12-15 株式会社村田制作所 功率放大电路

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