JPS58123208A - 発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、発振器、４ＩＫ低雑音を必要とする、無線機
の電圧同調発振器に係る。

多チャネルの無線機に使用される′電圧同調発振器は水
晶発振器及び位相引込み回路で制御されて、送信波のキ
ャリヤ及び受信局部発振器の信号を発生する。移動無線
尋では、受信選択度が重要であるが、受信選択度は、発
振器出力のキャリヤの近傍に含まれる雑音によって決定
される。

発振器のキャリヤの近傍の雑音は、発振回路の負荷Ｑの
２乗に反比例するので、雑音を低減するには、Ｑの大き
い共振器を用い石ことが必要である。しかしながら従来
の共振器はＱを大きくとると寸法もそれには讐比例して
増大し、無線機を小形化するのが困難となる問題があっ
た。

したがって、本発明の目的は、小形でかつＱの高い共振
器回路構造を見出し、これによって発振器の雑音を低減
することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、負性抵抗発生回路
と分布定数線路共振器と組合せてな為発振器において、
上記共振器を一端が短絡され他端が開放された一波長の
ストリップラインで構成し、かつ短絡端部の線路幅を開
放端のそれよシ広く形成したことを４１黴とする。　゛ 共振器のＱ値は共振器にたくわ見られるエネルギと熱損
失の比に角周波数を乗じたものとして定義されるが、本
発明によればストリップラインで共畿器を構成する場合
、電流分布の大きな短絡端部の線路幅を広くすることに
よって導体損失を小さくしてＱ値を大きくすることがで
きる。さらに好ましい実施形態としては後述の実施例で
説明するように短絡部を分割し、折返し形の１波長スト
リップラインで、短絡部を複数の並列線路にょって構成
することによって形状を小形化すると共にマイクロスト
リップラインからの電磁エネルギの放射を低減すること
によって損失を低減することによってＱ値を大急くする
ことが実現できる。

以下図面を用いて説明する。

第１図は、従来のマイクロストリップラインを共振器と
して用いた電圧同調発振器の構成図を示す。

電圧同調発振器１は、長さが約４分の１波長の一端が短
絡回路２４で接地されたマイクロストリ・−１ニ ツブライン共振器２と、その両端に接続された可変容量
回路３及びトランジスタ負性抵抗発生回路４で構成され
る。

可変容量回路３は、一端が接地されたバラクタダイオー
ド５とマイクロストリップライン共振器２とを結ぶ直列
キャパシタ６、バラクタダイオード５のバイアス端子７
、高周波阻止用のインダクタ８゛及びキャパシタ９から
なる。

トランジスタ負性抵抗発生回路令は、トランク１３、出
力結合キャパシタ１４、°出力端子１５、分圧によυベ
ース電圧を供給する抵抗１６．１７、ペース　エミッタ
間のキャパシタ１９、エミッタ出力キャパシタ１９及び
マイクロストリップ共振器への結合用の結合キャパシタ
２０とからなシ、コルピッツ形発振回路を形成する。

発振周波数は、主としてマイクロストリップライン共振
器２とバラクタダイオード５、直列キャパシタ６、結合
キャバジ、、、′！ｆ２、．０　、ペースエミッタ間キ
ャパシタ１８、エミッ′り出力キャパシ月９１によって
決定され、バイアス端子７に加える電圧によって変化で
きる。

トランジスタ１０による負性抵抗発生の原理について説
明すると、キャパシタ１８　、１９に加、ｔられ入力負
圧によって流れる電流、と、トランジスタによって増幅
された出力電流がキャパシタ１９のところで加算され、
正帰還の結果結合キャパシタ２０の端子に負性抵抗を呈
する。

上記電圧同調発振器は、一端を短絡した４分の１波長線
路を用いているので、短絡回路２４を構成する導体の直
列抵抗が共振器のＱを低下させやすいという問題があっ
た。とくに短絡回路とマイクロストリップ線路の接続に
ハンダを用いるとＱの低下が著しい。なお４分の１波長
線路の実際の長さは、キャパシタンスが開放端に付加さ
れるので、元の半分程度に短縮されることが多い。以下
の説明では、簡単のため、各回路方式で短縮効果を省略
して説明する。

また従来、Ｑの低下を軽減するために４分の１波長の一
端を短絡した線路の代りに、接続部のない両端開放の２
分の１波長線路も使用されるが、る。

この場合、電圧同調発振器の寸法が大きくなムど４−≧ 本発明によれば、前述の理由によってこれらの問題点が
解決され、電圧同調発振器！低雑音化することが可能で
ある。

第２図は、本発明による電圧同調発振器の一実施例の斜
視図である１図において、電圧同調発振器１の絶縁性基
板２１の下面はアース導体２２が全面を覆っておシ、上
面９導体パシンによって、マイクロストリップ共振器２
３が形成され、共振器２３の開放端に第１図で説明した
のと同じ機能の可変容量回路３及び負性抵抗発生回路４
が結合される。

マイフロストリライ共振器２３は、短絡端の線路幅を開
放端の線路幅よシ大きくした４分の１波長線路であって
、上面の導体を下面にアースする、両側の導体短−面２
４．２５から一対のマイクロス）　リップ線路２６，２
７．が、約８分の１波長の長さのところで１．折返し部
２８．２９を経て約８分の１波長の単一のマイクロスト
リップ線路３０に接続されることによって共振器が形成
される。

本発明の電圧同調発振器用共振器の特徴は、短絡面に近
く、大きい共振電流が流れる約８分の１波長の長さの縁
路幅を実質的に大きくして導体の直列抵抗を小さくして
ジュール熱損失を減じ、残りの約８分の１波長の部分は
、高いインピーダンスにして、共振器の実効キャパシタ
ンスを小さくし、高いＱを得ることができるようにした
ものである。

本発明の共振器の線路長は、計算によれば、短絡端側の
線路（２６，２７）と開放端側の線路３０の夫々の特性
インピーダンスをｚ、＃　Ｚａ　とし、線路位相長をβ
１ｔ１．β３ｔ２＝β１２１としたとき、線路長は で与えられる。ここに であシ、λｇは線路波長である。

本実施例においては、ｚ雪／Ｚｌ〉１でおるの少し長く
、開放端がキャパシタンスに装荷された分短縮したもの
となので、実際の回路では、共振器の全長は、８分の１
波長以下となる。

次に第３図は、第２図に示す本発明の実施例の共振器の
導体バタンであって、これによって、共振器の放射損失
低減の原理を説明する。

図において、マイクロストリップ線路２６．２７によっ
て作られる紙面上方の電磁界は、マイクロストリップ線
路３０によって作られる電磁界によって一部打消され、
また、マイクロストリップ線路２８．２９によって作ら
れる電磁界も互に相殺され、結局本構成においては、共
振器からの電磁界１年！υ〜°゛の放射が少なくなシ高
いＱが実現される。この現象は、とくに基板２１の厚さ
を増加して、線路インピーズ１スを高くして、Ｑを増加
しようとするとき顕著であって、従来の共振器よシすぐ
れた結果が得られる。また本発明の構造では、外部に対
する共振電磁界の洩れが少ないため、よシ小さい容積の
シールドケースを用いることができる利点がある。

本発明のもう一つの利点は、前述の如く短絡面の導体幅
が大きく両側でできる結果、従来の４分の１波長共振器
に対し共振器の導体損失を著しく低減できる点である。

本発明のさらに別の利点は、共振器に対する負性抵抗発
生回路４のアース点が、共振器の短絡面２４よシ離れて
いるため、共振器の開放端の高周波電圧に近づく傾向を
有し、その結果、負性抵抗の挿入端子間の高周波電圧は
、共振器のアースと開放端との電圧よりも小さくなシ、
結局共振器の実効的低インピーダンスのタップにトラン
ジスタが挿入されることになる。このことは、トランジ
スタの共振周波数に及ぼす影響すなわち、周波数変調に
よる雑音が低下される効果をもたらす。

実験結果によれば、８００ＭＨｚ帯トランジスタ発振器
で、特性インピーダンス１５９の２分の１波長共振器と
、本願による折返し形の開放端部特性インピーダンス１
５、短絡側線路インピーダンス７Ωの共振器を用いた場
合、キャリヤ対雑音比は、前者が一８２ｄＢに対し、本
願の後者は一９２ｄＢと著しい改善効果が得られた。こ
のと趣の雑音は、キャリヤから２５ｋＨｉ離れた点を中
心に１　ｓ　ｋ）（ｚの帯域幅で測定したものである。

第４図は、本発明による発振器や共振器の一実施例を示
す斜視図である。図において、短絡面２４．２５は、上
下導体と一体に作られ、接続部の損失を低減している。

第５図は、本発明による発振器の共振器の他の実施例を
示す平面因である。図において、マイクロストリップ線
路３０の先端はさらに折返され、全体の寸法を短縮して
いる。

＃Ｉ６図は、禾発明による発振器の共振器のさらに他の
実施例を示す構造図である。図において、マイクロスト
リップ線路２４．２５は夫々一対の並列接続によってイ
ンピーダンスをさらに低減し、放射エネルギをさらに低
減することができる。

上記の実施例で、共振器の導体はマイクロストリップ線
路で構成したが、その導体の上に絶縁性基板と導体板を
重ねてサンドイッチ構造とした、ストリップライン構造
として、さらに高Ｑ化することも可能である。

更に、他の実施例を第７ないし第１１図に示す。

なお、各図において、前述の図面と同一機能を有する部
分にＬ同一の番号を付し詳細な説明を省く、第７図は発
振器全体の斜視図で、共振器のアースに対する短絡を容
量性導体板３１によって行なう。

これに可変容量回路３とトランジスタ負性抵抗発生回路
４を付加したものである。本実施例の％徴は共振器と短
絡回路がハンダ等による接続部なしにキャパシタンスに
よって実効的に行なわれるので損失が少なく、共振器の
Ｑを高くすることができ石。第８図は第７図の共振器部
の構造を示す平面図である。図示の如く、容量性導体板
３１の左方の共振器との接続部に点線３２で示すような
実効的なアースに対する短絡面が構成される。

第９図は発振器全体の斜視図＋、共振器２個を組合せた
もので、第１０図の共振器部の平面図に示すように、中
央部に短絡面３２が形成されて、各電流成分が互に相殺
されるような方向にストリップラインが形成配置され、
外部放射□エネルギが最小になるようにして、可変容量
回路３とトランジスタ負性抵抗発生回路４を上記短絡面
部３２に付加している。

第１１図は他の実施例における共振器部の平面図を示し
、共振器の長さを横幅よシ滅じたもので、縦、横の寸法
が自由に設定できることを示す。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の電圧同調発振器を示す回路構成図、第２
図、第４図、第７図および第９図はいず及び第１１図は
いずれも本発明による発振器の実施例に使用されるスト
リップライン共振器の構成を示す平面図である。 １・・・発振器、２・・・１／２’ｆｉ長ストリツプラ
イン、１、′ｊ ３・・・可変容量回路、４・・・ト）ンジスタ負性抵抗
発生回路、５・・・バラクタダイオード、６，９，１１
゜１４．１８，１９．２０・・・キ゛ヤパシタ、７，１
２・・・バイアス端子、８・・・インダクタ、１０・・
・トランジスタ、１３・・・抵抗、１５，１６，１７・
・・出力端子、２１・・・絶縁性基板、２２・・・アー
ス導体、２３・・・マイクロストリップ共振器、２４．
２５・・・導体短絡面、２６，２７，３０・・・マイク
ロストリップライン、２８．２９・・・折返し部、３１
・・・容量性導体板、３２・・・短絡面。 第　１　図 ￥Ｊ　２　図 第３１￥ｌ 第４日 市５０ （２４ 陥る　口 ’！１？’ｌ’７　　目 第６日 ′＄９　図 第１０口 第　１１　口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、負性抵抗発生回路と分布定数線路共振器を組合せて
   なる発振器において、王妃分布定数線路共振器が一端が
   短絡、他端が開放された４分の１波長の長さのストリッ
   プ線路で構成され、かつ、短絡側線路部の実効インピー
   ダンスが開放端側線路の実効インピーダンスより低くな
   るよりに短絡端側の線路幅を開放端側の線路幅より広く
   して構成されたことを特徴とする発振器。 ２、第１．ＩＩ記載において、上記ラドリップ線部の短
   絡端側が複数の並列線路で構成されたことを特徴とする
   発振器。