JPH08316731A

JPH08316731A - 電圧制御発振器

Info

Publication number: JPH08316731A
Application number: JP14824595A
Authority: JP
Inventors: Toshiichi Endo; 敏一遠藤; Minoru Takatani; 稔高谷; Nobunori Mochizuki; 宣典望月
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1995-05-22
Filing date: 1995-05-22
Publication date: 1996-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】１個の電圧制御発振器において大きく異なる２
種類の周波数の切換え使用が可能となり、２種類の周波
数を扱うものとして小型化された電圧制御発振器を提供
する。【構成】電圧制御発振器に組み込まれる共振器として誘
電体共振器５を使用し、誘電体共振器５のストリップ導
体１８に中間タップ１８ａを設け、中間タップ１８ａに
スイッチング素子Ｑ２を接続する。スイッチング素子Ｑ
２をオンとすることにより、中間タップ１８ａがグラン
ドに短絡して発振周波数を変える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入力電圧値により出力
信号の周波数を制御する電圧制御発振器に係り、より詳
しくは異なる２種類の周波数において使用可能な発振回
路を有するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】電圧制御発振器において、高Ｑを得るた
めに、共振器としてストリップラインを使用しているも
のがある。このようなストリップライン使用の共振器を
用いた場合には、発振周波数はストリップラインのスト
リップ導体長（発生信号の波長の１／４の長さに設定さ
れる）によってほぼ決定されてしまう。従って、１つの
電圧制御発振器で２種類の発振周波数を必要とした場
合、２個の発振器を設ける必要があり、発振器の占有面
積は１個のときの２倍となる。

【０００３】また、携帯電話や移動通信機器における送
受信信号のように、２種類の周波数が近い場合には、１
つの発振器で２種類の周波数を発振させることができ
る。図５は２種類の周波数を発振できる電圧制御発振器
の一例であり、特開平４−１３２４０５号公報において
開示されたものである。図５において、１は入力端子、
２は出力端子、３は電源入力端子、４は発振周波数を変
えるためのシフト信号入力端子、Ｖ_CCは動作電源電圧、
Ｃ１〜Ｃ１２はコンデンサ、Ｒ１〜Ｒ１０は抵抗、Ｑ１
は発振信号増幅用トランジスタ、Ｑ２は周波数切換用ト
ランジスタ、Ｑ３は緩衝増幅器を構成するトランジス
タ、Ｃｖは入力電圧により発振周波数を変えるための可
変容量ダイオード、Ｌ１、Ｌ３はインダクタ、Ｌ２は同
軸型誘電体共振器であり、前記公報記載の発明において
は、該共振器Ｌ２を、同軸型誘電体共振器の代わりにス
トリップラインによって構成しており、誘電体共振器Ｌ
２は、インダクタとコンデンサが並列接続された等価回
路を有する。

【０００４】図５の回路において、入力端子１に印加さ
れる入力電圧Ｖ_Tが変化すると、可変容量ダイオードＣ
ｖの容量値が変化する。発振周波数は、主として、入力
電圧Ｖ_Tに応じて可変設定された可変容量ダイオードＣ
ｖの容量値と、コンデンサＣ２〜Ｃ５と、誘電体共振器
Ｌ２とによって定まる。一方シフト信号入力端子４から
シフト信号を加えると、トランジスタＱ２がオンとな
り、コンデンサＣ８が発振回路に加わり、発振周波数が
変わる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５の回路のように、
コンデンサＣ８を発振回路に加えるか否かによって、周
波数を大きく変えようとすると、発振条件が満たされな
くなってしまう。このため、送受信信号の周波数が非常
に離れている場合や、デュアルバンドの無線機で、８０
０MHzと１．６GHzのように全く違う周波数の場合、発振
周波数の数だけ電圧制御発振器が必要となり、セットの
小型化にとって不利となる。

【０００６】本発明は、上記した問題点に鑑み、１個の
電圧制御発振器において大きく異なる２種類の周波数の
切換え使用が可能となり、２種類の周波数を扱うものと
して小型化された電圧制御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】この目的を達成するた
め、本発明の電圧制御発振器は、電圧制御発振器に組み
込まれる共振器にストリップラインを使用し、ストリッ
プラインのストリップ導体に中間タップを設け、該中間
タップにスイッチング素子を接続し、該スイッチング素
子をオンとすることにより、前記タップがグランドに短
絡して発振周波数を変える構成としたことを特徴とす
る。また本発明は、前記ストリップラインをセラミック
積層焼結体の内部に形成し、該積層体の表面に導体、厚
膜抵抗を形成し、その上に電子部品を搭載したことを特
徴とする。

【０００８】

【作用】本発明において、共振器のストリップ導体の中
間タップにつながるスイッチング素子がオフである場合
には、ストリップ導体の全長が回路に挿入された形で発
振する。一方、スイッチング素子をオンとすると、スト
リップ導体の中間タップがグランドに短絡されるため、
等価的にホット電極から中間タップまでの部分が回路に
挿入された形で発振するので、発振周波数が大幅に高め
られる。

【０００９】

【実施例】図１（Ａ）は本発明による電圧制御発振器の
一実施例の回路の要部を示す回路図、（Ｂ）〜（Ｄ）は
その作用説明図である。図１において、図５と同じ符号
は等価の機能を発揮する部分あるいは部品である。５は
本発明により前記同軸型誘電体共振器Ｌ２の代わりに設
けたストリップラインであり、そのストリップ導体１８
の中間タップ１８ａには、スイッチング素子を構成する
トランジスタＱ２のコレクタに接続される。該トランジ
スタＱ２のベースは抵抗Ｒ１１を介してシフト信号入力
端子４に接続され、コレクタとベース間に抵抗Ｒ１２が
挿入され、エミッタがグランドに接続される。Ｃ１３は
ストリップラインのストリップ導体１８とグランドとの
間に挿入されたコンデンサであり、ストリップ導体１８
とグランドとを直流的に遮断し、交流的には短絡させる
ことにより、トランジスタＱ２の作動を確保するもので
あって、図１（Ｂ）に示すように等価回路として表現し
た場合、発振動作には影響を与えない程度の大容量のも
のである。

【００１０】図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明によ
る電圧制御発振器の外観の一例を示す斜視図および断面
図である。図２に示すように、この電圧制御発振器は、
シート法や印刷法等を用いて一体に積層焼結することに
より積層体６を構成し、該積層体６を基板としてその上
にトランジスタ７１〜７３、コンデンサ８１、８２、可
変容量ダイオード８３等のマウント部品を搭載したもの
である。

【００１１】前記積層体６は、ストリップ導体１８から
なる誘電体共振器５と、コンデンサネットワーク層１０
と、抵抗ネットワーク層１１とからなり、側面に端子電
極１１１〜１１６、１２１〜１２７、１３１〜１３５、
１４１〜１４７を設けてなるものである。

【００１２】この積層体６のうち、誘電体共振器５は、
図３の分解斜視図に示すように、低い誘電率のセラミッ
ク誘電体粉を含んだ誘電体シート１５上に銀あるいは銀
−パラジウム等のグランド電極となる導体ペースト１６
を印刷したものと、セラミック誘電体シート１７上にス
トリップ導体１８となる前記材質の導体ペーストを印刷
したものと、セラミック誘電体シート１９上にグランド
電極となる導体ペースト２０を印刷したものとを、必要
に応じてこれらのセラミック誘電体シート１５、１７、
１９間に誘電体シートを介在させて積層する。このよう
にシート法ではなく、誘電体ペーストと導体ペーストと
を印刷して積層構造を実現してもよい。

【００１３】また、コンデンサネットワーク層１０は、
前記のように積層された誘電体共振器５の素材上に、こ
れらの誘電体シート１５、１７、１９等と異なる材質か
らなるセラミック誘電体シートと内部電極とを積層する
か、あるいはセラミック誘電体ペーストと導体ペースト
との積層して構成する。なお、コンデンサネットワーク
層１０を構成する誘電体シートとしては、コンデンサの
容量、Ｑ特性に応じて、前記誘電体シート１５〜１７と
同じ材質を使用できる場合がある。抵抗ネットワーク層
１１は、前記のように積層されたコンデンサネットワー
ク層１０の素材の上に、絶縁体シートに導体ペーストや
抵抗体ペーストを印刷したものを積層するか、あるいは
印刷により絶縁体ペースト、抵抗体ペースト、導体ペー
ストを印刷することにより構成する。

【００１４】このように構成したものを個々の電圧制御
発振器毎に切断した後焼成するか、あるいは焼成後に切
断して端部電極１１１〜１１６、１２１〜１２７、１３
１〜１３５、１４１〜１４７を焼き付けやメッキにより
形成する。その後、表面上に前記トランジスタ７１〜７
３、コンデンサ８１、８２、可変容量ダイオード８３や
抵抗等の電子部品を半田付けして搭載する。図２（Ｂ）
において、１２は上記のようにして形成された誘電体共
振器５の誘電体層、１３はコンデンサネットワーク層１
０の誘電体層、１４はコンデンサネットワーク層１０の
内部電極層、２１は抵抗ネットワーク層１１を構成する
絶縁体層、２２は厚膜抵抗、２３は導体である。

【００１５】図４の透視図に示すように、誘電体共振器
５のストリップ導体１８は、本例においてはＵ字形をな
し、中間部にタップ１８ａを有する。該ストリップ導体
１８は、両端１８ｂ、１８ｃおよび中間タップ１８ａを
側面に露出させ、それぞれ端子電極１１２、１１５、１
３３を接続する。このうち、端部電極１１５は入力信号
を加えるホット電極であり、端部電極１１２は、図２
（Ａ）に示すように、積層体６上に搭載するコンデンサ
８１（Ｃ１３）に積層体６上に形成された導体２３を介
して接続される。中間タップ１８ａは端部電極１３３を
介し、積層体６上のトランジスタ７２（Ｑ２）に接続さ
れる。グランド電極１６、２０の４隅の引き出し部１６
ａ〜１６ｄ、２０ａ〜２０ｄはグランド端子電極１１
１、１１６、１３１、１３５を接続する。

【００１６】この電圧制御発振器の発振回路は、等価的
に図１（Ｂ）のように表現される。誘電体共振器（スト
リップライン）５のストリップ導体１８の中間タップ１
８ａはトランジスタＱ２のコレクタに接続されており、
図１（Ｂ）の等価的に表示されるコンデンサＣは、図１
（Ａ）におけるコンデンサＣ２〜Ｃ５および可変容量ダ
イオードＣｖからなる。また、ストリップ導体１８とグ
ランドとの間に挿入されるコンデンサＣ１３は、等価的
に表示されるコンデンサＣよりはるかに容量が大である
ことから無視できる。ホット電極１１５に接続された端
部から中間タップ１８ａまでのインダクタンスをＬ₄₁、
中間タップ１８ａからグランド側端部までのインダクタ
ンスをＬ₄₂とすると、トランジスタＱ２がオフである時
の回路は、図１（Ｃ）の等価回路図で表現され、また、
トランジスタＱ２をオンとすると、ストリップ導体１８
ａの半分が短絡された図１（Ｄ）のように表現される。
このような図１（Ｃ）、（Ｄ）の回路における発振周波
数ｆはそれぞれ下記の（１）、（２）式で表現される。ｆ＝１／［２π｛（Ｌ₄₁＋Ｌ₄₂）Ｃ｝^1/2］ …（１）ｆ＝１／｛２π（Ｌ₄₁Ｃ）^1/2 ｝ …（２）このように、トランジスタＱ２をオン、オフすることに
よって、まったく違う２つの周波数（例えば８００MH
z、１．６GHz）を１つの電圧制御発振器において発生さ
せることができ、これにより、２種類の大きく離れた周
波数を扱う電圧制御発振器を１個で実現でき、この種の
電圧制御発振器の占有面積を約１／２にすることができ
る。

【００１７】また、積層体６上に電子部品を搭載したの
で、これらの部品を他の基板に搭載する場合に比較し、
小型で、移動通信用無線機器や携帯電話等に好適な電圧
制御発振器を提供できる。

【００１８】上記実施例においては、ストリップ導体１
８をＵ字形に形成したが、直線状あるいはＬ字形等、種
々の形状のものを採用することができる。また、発振周
波数を変えるためのスイッチング素子としては、トラン
ジスタの代わりにダイオードを用いることもできる。ま
た、ストリップ導体１８の中間タップの位置は、必ずし
もストリップ導体１８の中央に設定する必要はなく、求
めるそれぞれの周波数に応じてこの中間タップ１８ａの
位置が設定される。また、発振周波数の調整は、電圧制
御発振器作製後に誘電体や導体等をトリミングすること
により行われる。

【００１９】

【発明の効果】請求項１の電圧制御発振器は、共振器に
ストリップラインを使用し、ストリップラインの中間タ
ップをスイッチング素子のオンオフによってグランドに
短絡あるいは非短絡状態とすることにより、発振周波数
を変えるものであり、高Ｑが得られることは勿論のこ
と、ストリップラインによれば、中間タップの短絡によ
りストリップ導体長を短くした場合においても、発振条
件が満たされなくなることがなく、必要な発振信号が得
られるため、ストリップ導体長の変化に対応した大幅な
発振周波数の変更が可能となる。従って、送受信信号の
周波数が非常に離れている場合や、デュアルバンドの無
線機で全く違う２種類の周波数を使用する場合であって
も１個の電圧制御発振器ですみ、電圧制御発振器を実装
する機器の小型化に寄与できる。

【００２０】請求項２によれば、ストリップラインをセ
ラミック積層体の内部に形成し、該積層体の表面に導
体、厚膜抵抗を形成し、その上に電子部品を搭載したの
で、電圧制御発振器を実装する機器をさらに小型でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明による電圧制御発振器の一実施
例の要部の回路構成を示す回路図、（Ｂ）は（Ａ）の発
振回路の等価回路図、（Ｃ）、（Ｄ）は（Ｂ）のスイッ
チング素子のオフ、オン状態における等価回路図であ
る。

【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本実施例の電圧制御
発振器の斜視図および断面図である。

【図３】本実施例の積層体の構成を示す分解斜視図であ
る。

【図４】本実施例のストリップラインの構成を示す透視
図である。

【図５】従来の電圧制御発振器を示す回路図である。

【符号の説明】

１：入力端子、２：出力端子、３：電源入力端子、４：
シフト信号入力端子、５：誘電体共振器、６：積層体、
１０：コンデンサネットワーク、１１：抵抗ネットワー
ク層、１２、１３：誘電体層、１５、１７、１９：誘電
体シート、１６、２０：グランド電極、１８：ストリッ
プ導体、１８ａ：中間タップ、７１〜７３：コンデン
サ、２１：絶縁体層、２２：厚膜抵抗、２３：導体、８
１、８２：コンデンサ、８３：可変容量ダイオード、１
１１〜１４７：端部電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電圧制御発振器に組み込まれる共振器にス
トリップラインを使用し、該共振器のストリップ導体に
中間タップを設け、該中間タップにスイッチング素子を
接続し、該スイッチング素子をオンとすることにより、
前記タップがグランドに短絡して発振周波数を変える構
成としたことを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項２】請求項１において、前記共振器をセラミッ
ク積層体の内部に形成し、該積層体の表面に導体および
厚膜抵抗を形成し、その上に電するものに関する。