JPS62168429A - ヘテロダイン回路用の平衡型発信器 - 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、主としてヘテロダイン用に適した発振
器の設計またはその改良に関するものである。

以下に説明する本発明の実施例は、例えば衛星通信受信
機の同調回路に用いるようにされる。

発振器を同調回路において二重目的で、すなわち局部発
振器源としても混合器としても使用することが知られて
いる。

しかし、発振周波数で放射線が隣接回路に結合するとい
った問題がある。従って、回路のレイアウトに注意を払
う必要があり、また金属スクリーンによってシステム回
路を分割するのが普通であり、そのため重石およびコス
トが増加する。さらに、発振周波数で信号は接続された
入力回路に逆漏れすることがあるのも問題である。

本発明はここに開示される通り、上記問題の対策として
意図され、すなわち発振周波数十の放射が最小となりか
つ発振入力回路への導電帰還が大幅に減少される発振器
を提供することを目的とする。

本発明により平衡形状の発振器が提供されるが、同発振
器は １対の整合されたトランジスタと、 １対の整合された電流源の１つが各トランジスタの入力
端子に接続される前記電流源と、各トランジスタの制ｍ
＋端子の間に接続された第１インピーダンス装置と、 各トランジスタの入力端子の間に接続された第２インピ
ーダンス装置とを含み、 前記インピーダンス装置の１つは共振インピーダンス回
路網であり、 他のインピーダンス装置はリアクタンスであり、トラン
ジスタ、共振回路網、およびリアクタンスはリアクタン
スが共振回路網の両端に負の抵抗の分路として現われ、
かつ回路網の共振周波数で発振を持続するように選択さ
れ、さらに、　　　　　　１共振周波数で信号を抽出す
るために、各トランジスタの出力端子の間に接続された
差動負荷を含　　１む、ことを特徴としている。

共振時、および完全整合の場合に、トランジスタからの
信号出力は、基本共振周波数で大きさが等しく逆位相の
成分を持つ。従ってこれらの成分は差動負荷に加えられ
るとき建設的に加算される。

各トランジスタの特性は非直線であり調波も発生される
。第２調波および他の偶数調波での信号成分は同位相で
ありかつ平衡状態である。従ってこれらは差動負荷に加
えられると打ち消し合う。

実際の環境では、整合は完全であるとは思えない。しか
し、出力持続点では、共振周波数の信号は大幅に増幅さ
れ、その結果第２調波の信号は事実上減衰される。

発振周波数では、発振器の２つのアームにおける電流の
スイングは平衡するとともに対向状態でりるので、隣接
回路に対する電磁放射結合は事実Ｆ減少され、入力回路
に対する導電帰還は実際上余人される。

本発明の他の利点、およびその特定な実施態様り利点は
下記の説明から明らかになると思う。

使用されるトランジスタは二種形が最も具合が、良いの
は、これらのデバイスの特徴である高速作動が利用でき
るからである。それにもかかわらず、他の形のトランジ
スタ、例えばＭｏ５ｔ界効果トランジスタおよび接合電
界効果トランジスタ形なども使用されることがある。

上記に言及された共振回路網は並列、直列、または結合
同調される。それは１個以上の連続または段階的可変イ
ンピーダンスを含むこともあり、かくて周波数範囲にわ
たり発振器を同調させたり、１１１の分離し得る周波数
の各１個を選択したりすることができる。それは浮動さ
れたり、基準電圧に固定されることがある。後者の場合
、平衡設計であることが大切なので、発振器の平衡は過
度に乱されず、別の方法では必要な信号の平衡は減少さ
れ、放射線は帰還導電としても増加される。

電流源は理想的である必要はないことが注目される。最
も簡単な実施例では、整合抵抗器が電流源として使用さ
れることがある。

電流源はＤＣ電流のみを供給するようなことがある。こ
の場合、出力信号は基本共振周波数の信号および他の奇
数調波のみの信号から成ると思われる。

別法として、電流源はＡＣ変調電流を供給するようなこ
とがある。この場合、出力信号は基本共振周波数および
他の奇数調波の信号を含むだけではなく、ＡＣ変ｗ４電
流信号から導かれた側波帯信号をも含むことが特に重要
である。従って、この変形では、発振器は二重目的とし
て使用され、すなわち発振源としても混合器としても使
用されることがある。

かく形成された発振器は、局部発振器として、またはヘ
テロゲイン同調回路の発振混合器として使用されること
がある。

インピーダンス装置について、トランジスタの制御端子
の間に共振回路網が接続されることが望ましい。この場
合、リアクタンスはキャパシタまたは容量性回路網であ
る。適当な値のキャパシタはオン・チップ構造によって
実現されることがある。

望ましくない別法では、共振回路網およびトランジスタ
の入力端子の間に接続される。この後者の場合は、リア
クタンスはインダクタンスまたは誘導性回路網である。

しかし、オン・チップ構造によって適当な値のインダク
タを実現することは実際的でない。発振器がオン・チッ
プ構造に作られる場合、外部インダクタに接続するビン
が必要となり、この方法を全く魅力のないものにする。

本発明の実施態様を図面に関して、例としてのみ、これ
から説明する。

平衡設計の発振器が第１図に示されている。これには１
対の整合されたトランジスタＴ、Ｔ、２が含まれ、その
入力端子ｉｐは電流源Ｓ１．Ｓ２に接続れている。２個
のトランジスタＴ　　、Ｔの制御端子Ｃｐの間に第１イ
ンピーダンスｚ１が接続されている。２個のトランジス
タＴ１．Ｔ２の入力端子ｉｐの間に第２インピーダンス
Ｚ２が接続されている。これらのトランジスタＴ１゜Ｔ
２の出力端子Ｏｐは、出力０／Ｐ信号が抽出される差動
負荷Ｚ、の各側に接続されている。

この回路の２極トランジスタ実施例が第２図に示されて
いる。ここでは、共振インピーダンス回路網Ｒが２個の
トランジスタＴ　、Ｔ２のベースｂの両端に接続され、
コンデンサＣがトランジスタＴ　　、Ｔ　　の２個のエ
ミツク人力ｅの両端に接続されている。コレクタ出力Ｃ
は中央タップ付変成器、すなわち差動負荷Ｚ、に接続さ
れている。

作動の際に、キャパシタンスＣは共振回路網Ｒ（第４図
参照）の「両端に」負の抵抗性分路−Ｒ６とじて現われ
る。このインピーダンス変換はトランジスタ作用から生
じ、この場合直角位相遅れが各トランジスタのエミッタ
およびベースの両端に導かれ、すなわち −Ｒｏ−Ｂ、Ｚ　（Ｃ） 上記等式において、Ｂは各トランジスタのインピーダン
ス変換係数、ωは角周波数、０丁は各トランジスタの色
変換周波数（２πｆ１）である（ここでｆｏはトランジ
スタの電流利得が１となる周波数として定義される）。

発振が蓄積するためには、共振回路の共振インピーダン
ス（純抵抗性の項Ｒ）が負抵抗の値を越えてはならず、
すなわち ２　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・（１）ω
■／ωＲＣ＞Ｒ この不等式が満足される場合は、負抵抗Ｒ６によって効
果的に作られる電力は共振回路網Ｒで消費される電力を
上回り、共振周波数ｆＲで信号が蓄積する。トランジス
タＴ１．Ｔ２の大きな信号利得は信号のレベルが増加す
るにつれて減少し、電力発生が電力消費により整合され
て発振の定常状態が作られる点が得られる。

トランジスタＴ、Ｔ２のベースｂに加えられす る信号は、共振回路Ｒによって逆位相に保たれる。

かくて、トランジスタのコレクタ出力Ｃにおける共振周
波数信号は逆位相となる。発振器は平衡設計であるので
、信号の大きさは同等である。かくて、これらの信号は
差動負荷に加えられるとき建設的に加算される。しかし
、第２調波の信号、およびより高い調波の信号は同位相
に保たれて打ち消し合う。

この発成回路の詳細は第５図に示されている。

出力信号は変成器Ｚ、の２次コイルから抽出される。共
振回路ＲはコンデンサＣ′および中央タップ付インダク
タを含み、インダクタの各分岐はインダクタンスＬ′を
持つ。電流源は２個の整合抵抗器Ｒ８によって供給され
、ＤＣバイアス電流１　はこれらの各Ｒ８を流されるの
が図示されている。標準の実際的な値は下記の表に示さ
れる通りである 第１表 共ｉ周ｔａ、　　　　　　　　ｆＩｌ：１ＧＨｚトラン
ジスタ変換周波数、　　ｆ、：６ＧＨｚ共振キヤパシタ
ンス、　　　　Ｃ’　　：０．８ｐＦ共振インダクタン
ス、　　　　Ｌ’　　：８ｎＨ結合キャパシタンス、　
　　　　Ｃ：１ｐＦ電源電流（ＤＣ）、　　　　　ｉＢ
：６ｍＡコレクタ線電圧、　　　　　　ｖｏｏ：５Ｖ基
準電圧源、　　　　　　　　ＶＥニー２Ｖ第３図に示さ
れる通り、トランジスタのベースｂの両端に共振回路Ｒ
の代わりにインダクタンスＬを使用し、またこの共振回
路Ｒをエミッタｅの両端に置くことによって、同等な性
能の回路を実現し得ることが注目される。この形状では
、インダクタンスが同様に共振回路網Ｒの両端に負イン
ピーダンスの分路として現われる。共に差動負荷を提供
する抵抗性インピーダンス２．は各コレクタ線路に示さ
れており、平衡出力０／Ｐはおのおのから取られる。

既知の合成ループ配列は第６図に一部示されている。こ
こで、入力信号は増幅または電圧／電流変換のいずれか
を受ける利得段への入力１／Ｐに供給される。それは次
に共通混合発振回路ＭＯに共に供給されて、局部発ｉｆ
　（ＬＯ）信号と混合され（Ｍ）、それによって中間周
波数（ＩＦ）で側波帯信号が作られる。上記の発振器は
本出願では混合発振器として使用される。実際の回路は
第７図に示されている。

図示の変換コンダクタンス段ＡはトランジスタＴ３を含
むエミッタ・ホロワであり、バイアスおよび負荷インピ
ーダンスＺ　、ｚ　は在来の方法Ｌ で配列されている。この変換コンダクタンス段からの信
号出力はその後、電源電流を変調するように加えられる
。発振器ＭＯの各電流源＄１．８２は１対のトランジス
タ（Ｔ、Ｔ　　、およびＴ５゜Ｔ７）ならびにバイアス
・インピーダンスＺｂを含む。トランジスタＴ６および
Ｔ７のベースはデバイス・アースに接続されている。信
号は２周の他のトランジスタＴ　およびＴ５のベースに
加えられ、かくて入力周波数ｆ、の電源電流を変調する
。かくて周波（ｆ　　−ｆ１）の信号が作られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って形成された発振器のブロック概
略回路図、第２図および第３図は第１図に示された発振
器の２つの別な実施例の回路図、第４図は共振回路およ
び負荷の等価回路図、第５図は上記第２図の実施例の実
際の詳細を示ず回路図、第６図および第７図はそれぞれ
本発明に従っで形成された混合発振器のブロック図なら
びに回路図である。 符号の説明 Ｔ１へＴ１・・・・・・トランジスタ Ｓ１．Ｓ２・・・・・・電流源 Ｚ　、Ｚ２・・・・・・インピーダンスｆＲ・・・・・
・共振周波数

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）平衡形状の発振器であつて、 １対の整合されたトランジスタ（Ｔ＿１、Ｔ＿２）と、 １対の整合された電流源（Ｓ＿１、Ｓ＿２、Ｒ＿Ｓ、Ｔ
   ＿６、Ｔ＿７）の１つが各トランジスタ（Ｔ＿１、Ｔ＿
   ２）の入力端子（ｉｐ；ｅ）に接続される前記電流源と
   、 各トランジスタ（Ｔ＿１、Ｔ＿２）の制御端子（ｃｐ；
   ｂ）の間に接続された第１インピーダンス装置（Ｚ＿１
   ）と、 各トランジスタ（Ｔ＿１、Ｔ＿２）の入力端子（ｉｐ；
   ｅ）の間に接続された第２インピーダンス装置（Ｚ＿２
   ）とを含み、 前記インピーダンス装置の１つ（Ｚ＿１、Ｚ＿２）は共
   振インピーダンス回路網（Ｒ）であり、前記インピーダ
   ンス装置の他（Ｚ＿２、Ｚ＿１）はリアクタンス（Ｃ、
   Ｌ）であり、 トランジスタ（Ｔ＿１、Ｔ＿２）、共振回路網（Ｒ）、
   およびリアクタンス（Ｃ、Ｌ）はリアクタンス（Ｃ、Ｌ
   ）が共振回路網（Ｒ）の両端に負の抵抗（−Ｒ＿Ｃ）の
   分路として現われ、かつ回路網の共振周波数（ｆ＿Ｒ）
   で発振を持続するように選択され、さらに、 共振周波数（ｆ＿Ｒ）で信号を抽出するために、各トラ
   ンジスタ（Ｔ＿１、Ｔ＿２）の出力端子（Ｏｐ、Ｃ）の
   間に接続された差動負荷（Ｚ＿Ｌ）を含む、ことを特徴
   とする平衡形状の発振器。
2. （２）第１インピーダンス装置（Ｚ＿１）は共振インピ
   ーダンス回路網（Ｒ）であり、第２インピーダンス装置
   （Ｚ＿２）はキャパシタンス（Ｃ）である、ことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載による発振器（第２図
   、第５図、第７図）
3. （３）第１インピーダンス装置（Ｚ＿１）はインダクタ
   ンス（Ｌ）であり、第２インピーダンス装置（Ｚ＿２）
   は共振インピーダンス回路網（Ｒ）である、ことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載による発振器（第３図
   ）。
4. （４）共振周波数（ｆ＿Ｒ）は連続可変または段階的可
   変であることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
   第３項のいずれか１つの項記載による発振器。
5. （５）前述のトランジスタ（Ｔ＿１、Ｔ＿２）はおのお
   の２極であることを特徴する特許請求の範囲第１項ない
   し第４項のいずれか１つの項記載による発振器（第２図
   、第３図、第５図、および第７図）。
6. （６）前記電流源（Ｓ＿１、Ｓ＿２）はおのおの整合抵
   抗器（Ｒ＿Ｓ）を含むことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項ないし第５項のいずれか１つの項記載による発振
   器（第５図）。
7. （７）前述の各電流源（Ｓ＿１、Ｓ＿２、Ｔ＿４〜Ｔ＿
   ７）は入力信号（ｆ＿Ｉに応じて電源電流（ｉ＿Ｂ）を
   変調する、ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第５項のいずれか１つの項記載による発振器（第７図
   ）。
8. （８）同調回路で混合発振器として使用されることを特
   徴とする特許請求の範囲第７項記載による発振器。