JPS62195902A - 可変周波数水晶発振回路 - Google Patents
可変周波数水晶発振回路Info
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- JPS62195902A JPS62195902A JP3712286A JP3712286A JPS62195902A JP S62195902 A JPS62195902 A JP S62195902A JP 3712286 A JP3712286 A JP 3712286A JP 3712286 A JP3712286 A JP 3712286A JP S62195902 A JPS62195902 A JP S62195902A
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- Japan
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- bias voltage
- varactor diode
- capacitance
- circuit
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 abstract 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 101000582412 Homo sapiens Replication factor C subunit 5 Proteins 0.000 description 1
- 102100030541 Replication factor C subunit 5 Human genes 0.000 description 1
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Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は主として無線通信機器等に使用される可変周
波数水晶発振器（以下にはＶＸＯと略記する）の回路構
成に関するものである。
波数水晶発振器（以下にはＶＸＯと略記する）の回路構
成に関するものである。
［従来技術と問題点］
ＶＸＯは周波数安定度の優れた水晶発振器の特長を保ち
ながら若干の周波数範囲において任意の周波数変化を可
能とするものであシ、無線通信機の原発振器や局部発振
器に多く利用されている。
ながら若干の周波数範囲において任意の周波数変化を可
能とするものであシ、無線通信機の原発振器や局部発振
器に多く利用されている。
元来水晶発振器は水晶発振子の機械的寸法によシ発振周
波数が決まるので、通常の自励発振器に比して周波数安
定度が極めて良く、固定周波数発振器としては実用上量
も優れておシ、発振周波数の微調整は水晶発振子に並列
または直列の小容量を加減して行なえるがその変化証は
１ ｋＨｚ以下であり、数ｋＨｚないし数１０ ｋＨｚ
の周波数変化を目的とするＶＸＯには適用不可能である
。
波数が決まるので、通常の自励発振器に比して周波数安
定度が極めて良く、固定周波数発振器としては実用上量
も優れておシ、発振周波数の微調整は水晶発振子に並列
または直列の小容量を加減して行なえるがその変化証は
１ ｋＨｚ以下であり、数ｋＨｚないし数１０ ｋＨｚ
の周波数変化を目的とするＶＸＯには適用不可能である
。
ＶＸＯの動作原理については通信工学関係のハンドブッ
ク等に記述されているが、ＣＱ出版株式会社刊行のｒ
ＳＳＢハンドブック」（昭和４４年１２月１５日初版発
行）の２１２〜２１６ページにわたる「水晶発振で可変
周波数を得るｖＸＯ製作のポイント」の項には動作原理
と実験実測値が記載してあシ、本明細書における引用数
値の根拠とする。
ク等に記述されているが、ＣＱ出版株式会社刊行のｒ
ＳＳＢハンドブック」（昭和４４年１２月１５日初版発
行）の２１２〜２１６ページにわたる「水晶発振で可変
周波数を得るｖＸＯ製作のポイント」の項には動作原理
と実験実測値が記載してあシ、本明細書における引用数
値の根拠とする。
第２図はＶＸＯの原理的構成であって、水晶発振子Ｙに
直列にコイルＬとコンデンサＣｖを接続し、ＬｔたけＣ
ｖＯ値を変化することによシ発振周波数の０．５％根度
までの周波数変化を得るものであシ、通常はＬを固定し
てＣｖにバリコンを用いて周波数変化を行っている。Ｌ
の値は大きいほど周波数安定度が大きくなるが、限界値
を越えると自己発振や寄生発振を生ずるため１００μＨ
前後とすることが多い。またＣｖｆ′１１００．Ｆ以上
では周波数変化が鈍化し、２０．Ｆ以下では発振不安定
となるので数１０．Ｆの範囲が適当であるが、このよう
なバリコンは現在の小形機器用としては大き過ぎるうえ
配置上の制約もあるので、現状では電圧制御可変容量ダ
イオード（以下には容量ダイオードと略記する）ＣＤを
用いて第３図のごとく構成することが多い。
直列にコイルＬとコンデンサＣｖを接続し、ＬｔたけＣ
ｖＯ値を変化することによシ発振周波数の０．５％根度
までの周波数変化を得るものであシ、通常はＬを固定し
てＣｖにバリコンを用いて周波数変化を行っている。Ｌ
の値は大きいほど周波数安定度が大きくなるが、限界値
を越えると自己発振や寄生発振を生ずるため１００μＨ
前後とすることが多い。またＣｖｆ′１１００．Ｆ以上
では周波数変化が鈍化し、２０．Ｆ以下では発振不安定
となるので数１０．Ｆの範囲が適当であるが、このよう
なバリコンは現在の小形機器用としては大き過ぎるうえ
配置上の制約もあるので、現状では電圧制御可変容量ダ
イオード（以下には容量ダイオードと略記する）ＣＤを
用いて第３図のごとく構成することが多い。
容量ダイオードは小形ダイオードと同等形状で電極間に
逆バイアス電圧を加えるとバイアス電圧値によシミ極間
容量が変化する電子部品である。
逆バイアス電圧を加えるとバイアス電圧値によシミ極間
容量が変化する電子部品である。
バイアス電圧と電極間容量との関係は第４図に例示する
ようにほぼ双曲線状となる。従ってバイアス電圧が０の
近くでは大きな容量変化が得られるが高周波損失も増大
するため通常ＩＶ以下のバイアス電圧では使用しない。
ようにほぼ双曲線状となる。従ってバイアス電圧が０の
近くでは大きな容量変化が得られるが高周波損失も増大
するため通常ＩＶ以下のバイアス電圧では使用しない。
またバイアス電圧を高くするほど容量および容量変化蓋
が小さくなるので、バイアス電圧は１〜ＩＯＶ程反が適
正である。
が小さくなるので、バイアス電圧は１〜ＩＯＶ程反が適
正である。
このバイアス電圧はポテンショメータＶＲにょシ設定し
、高周波チ曹−クコイルＲＦＣまたは高抵抗を通してＣ
Ｄに供給し、ＶＲを調整して周波数変化を行うことがで
きる。
、高周波チ曹−クコイルＲＦＣまたは高抵抗を通してＣ
Ｄに供給し、ＶＲを調整して周波数変化を行うことがで
きる。
第２図、第３図中の４部は電子管やトランジスタで構成
したアクティブ回路であって、はとんどの水晶発振回路
が適用される。
したアクティブ回路であって、はとんどの水晶発振回路
が適用される。
ＶＸＯの好適な応用例として無線機の局部発振器に使用
して運用周波数の微調整を行なうことが挙げられる。ト
ランシーバの場合には送信周波数は固定したままで受信
周波数のみを動かして混信から逃げたシ、近接チャンネ
ルの使用状況全確認することの出来る「受信微調」「受
信シフト」ｒ ＲＩＴ Ｊ等と称する機能に用いられ、
そのための回路は第５図のようにＣＤのバイアス回路を
送受スイッチＳと連動して切換え、受信状態ではＶＸＯ
として動作し、送信状態では可変範囲のほぼ中央周波数
となるバイアス電圧を加える構成とすればよい。その際
にバイアス電圧の安定性は重要であるが、Ｌ＋ＣＤの温
度や湿度に対する安定性も無視出来ないものである。
して運用周波数の微調整を行なうことが挙げられる。ト
ランシーバの場合には送信周波数は固定したままで受信
周波数のみを動かして混信から逃げたシ、近接チャンネ
ルの使用状況全確認することの出来る「受信微調」「受
信シフト」ｒ ＲＩＴ Ｊ等と称する機能に用いられ、
そのための回路は第５図のようにＣＤのバイアス回路を
送受スイッチＳと連動して切換え、受信状態ではＶＸＯ
として動作し、送信状態では可変範囲のほぼ中央周波数
となるバイアス電圧を加える構成とすればよい。その際
にバイアス電圧の安定性は重要であるが、Ｌ＋ＣＤの温
度や湿度に対する安定性も無視出来ないものである。
ＬはμＨオーダでは空心ンレノイド安定度の良いものが
容易に得られ、数１０μＨオーダでは高周波磁心入少と
し、磁心材質と形状の選定にょシ安定度の良いものが得
られるが、ＣＤは半導体の電極間容量であるので温度の
影響は避けられず、その−例は第６図のごとくである。
容易に得られ、数１０μＨオーダでは高周波磁心入少と
し、磁心材質と形状の選定にょシ安定度の良いものが得
られるが、ＣＤは半導体の電極間容量であるので温度の
影響は避けられず、その−例は第６図のごとくである。
もちろんＣＤの温度係数によるＶＸＯ周波数の変動量は
極めて小さいのでｖＸＯの効果を減するものでは無いが
、周波数固定使用時には水晶発振器と同等の安定度で動
作することが望まれているのである。
極めて小さいのでｖＸＯの効果を減するものでは無いが
、周波数固定使用時には水晶発振器と同等の安定度で動
作することが望まれているのである。
この発明は周波数調整素子として容量ダイオード°ＣＤ
を使用するＶＸＯ回路の固定周波数発振器としての使用
時に、ＣＤ容量の温度係数による周波数安定度の低下を
改善するＶＸＯ回路を提供するのを目的とする。
を使用するＶＸＯ回路の固定周波数発振器としての使用
時に、ＣＤ容量の温度係数による周波数安定度の低下を
改善するＶＸＯ回路を提供するのを目的とする。
この発明は水晶発振子に直列接続した容量ダイオードの
バイアス電圧を加減して発振周波数を変化する形式の水
晶発振回路において、固定周波数動作時には該容量ダイ
オードの常用バイアス電圧以上のバイアス電圧を加える
と共に、該容量ダイオードに並列に補正容量をそう人す
ることにょシ、容量ダイオードの温度特性に起因する発
振周波数の変化を軽減したことを特徴とするＶＸＯ回路
であって、第１図についてその概要を説明すると、水晶
発振子１に直列にコイル２と容量ダイオード３をそう人
してアクティブ回路へに接続するｖＸＯ回路において、
容量ダイオード３のバイアス電圧は切換スイッチ４を周
波数可変（通常受信状態）Ｒ側に入れるとＲＦＣ５を通
してポテンショメータ６によシ可変バイアスを与え、周
波数固定（通常送信状態）Ｔ側に入れるとＲＦＣ７’ｅ
通してＲ側の可変バイアス電圧の最大値より高いバイア
ス電圧を与えると同時に容量ダイオード３に並列にコン
デンサ８を入れて容量ダイオード３の高バイアス電圧に
よる容量の減少を補正するのでろって、コンデンサ８は
半固定として固定周波数を正確に設定するのが便利であ
る。
バイアス電圧を加減して発振周波数を変化する形式の水
晶発振回路において、固定周波数動作時には該容量ダイ
オードの常用バイアス電圧以上のバイアス電圧を加える
と共に、該容量ダイオードに並列に補正容量をそう人す
ることにょシ、容量ダイオードの温度特性に起因する発
振周波数の変化を軽減したことを特徴とするＶＸＯ回路
であって、第１図についてその概要を説明すると、水晶
発振子１に直列にコイル２と容量ダイオード３をそう人
してアクティブ回路へに接続するｖＸＯ回路において、
容量ダイオード３のバイアス電圧は切換スイッチ４を周
波数可変（通常受信状態）Ｒ側に入れるとＲＦＣ５を通
してポテンショメータ６によシ可変バイアスを与え、周
波数固定（通常送信状態）Ｔ側に入れるとＲＦＣ７’ｅ
通してＲ側の可変バイアス電圧の最大値より高いバイア
ス電圧を与えると同時に容量ダイオード３に並列にコン
デンサ８を入れて容量ダイオード３の高バイアス電圧に
よる容量の減少を補正するのでろって、コンデンサ８は
半固定として固定周波数を正確に設定するのが便利であ
る。
スイッチ４は機構スイッチでは設置場所の制約とストレ
ー容量の影響が大きいので、ダイオード等による電子ス
イッチであってもよい。
ー容量の影響が大きいので、ダイオード等による電子ス
イッチであってもよい。
容量ダイオード３の高バイアス電圧状態では第４図から
判るように容皺値は小さく、第６図から判るように容量
の温度係数も小とくなるので、総合的にｓ度の影響は極
めて小さくなり、固定周波数時の周波数安定度を固定水
晶発振器の安定度に近付けることができるものである。
判るように容皺値は小さく、第６図から判るように容量
の温度係数も小とくなるので、総合的にｓ度の影響は極
めて小さくなり、固定周波数時の周波数安定度を固定水
晶発振器の安定度に近付けることができるものである。
第６図ではＣｖは温度上昇に従って容量が増加する正温
度係数であるから、補正コンデンサ８に適当な負温度係
数のものを使用して更に周波数安定度を向上することが
可能である。
度係数であるから、補正コンデンサ８に適当な負温度係
数のものを使用して更に周波数安定度を向上することが
可能である。
本発明をトランシー・々の局部発振器に適用した実施回
路例金第７図に示す。なお図中の本発明の構成と動作に
直接の関係の無い部分については一部の記号と説明を省
略する。
路例金第７図に示す。なお図中の本発明の構成と動作に
直接の関係の無い部分については一部の記号と説明を省
略する。
Ｑに発振用トランジスタ（図示列はＮＰＮ形・ぐイポー
ラ形であるが、ＰＮＰ形でもよく、ＦＥＴ形でも同様で
ある）で、そのエミッタ・アース間のコンデンサＣ１と
ペース・エミッタ間のコンデンツＣ２と水晶発振子Ｙと
で無１４整コルピツヅ発振回路を構成し、エミッタよシ
コンデンサＣ３を通して出力をバッフ１段に供給する。
ラ形であるが、ＰＮＰ形でもよく、ＦＥＴ形でも同様で
ある）で、そのエミッタ・アース間のコンデンサＣ１と
ペース・エミッタ間のコンデンツＣ２と水晶発振子Ｙと
で無１４整コルピツヅ発振回路を構成し、エミッタよシ
コンデンサＣ３を通して出力をバッフ１段に供給する。
水晶発振子ＹはＶＸＯ用のコイルＬと容量ダイオードＣ
および周波数設定用のコン７′＃／すＣ４と直り 列にベース・アース間に接続し、コンデンサＣ４に並列
の半固定コンデンサＴＣにより設定周波数の微細調整を
行っている。
および周波数設定用のコン７′＃／すＣ４と直り 列にベース・アース間に接続し、コンデンサＣ４に並列
の半固定コンデンサＴＣにより設定周波数の微細調整を
行っている。
スイッチＳは送信／受信転換回路と連動して動作し、送
信時にはＴ側に閉ぢて発振周波数を固定し、受信時には
Ｒ側に開いてＶＸＯとして発振周波数可変となる。受信
時にはポテンショメータＶＲによシ可変電圧＋２ｖ〜８
ｖが逆流防止ダイオードＤ２・ＲＰＣｌを経て容量ダイ
オードＣＤにバイアス電圧として加えられｖＸＯ回路の
可変容量として動作する。その際にＣＤに並列のダイオ
ードＤＩは逆バイアス状態であるから不導通で、高周波
ダイオードを使用すれば内部容量は１ｐＦ以下であって
ｃｏの容量の数１０分の１であるから、実用上の影響は
無視できる。
信時にはＴ側に閉ぢて発振周波数を固定し、受信時には
Ｒ側に開いてＶＸＯとして発振周波数可変となる。受信
時にはポテンショメータＶＲによシ可変電圧＋２ｖ〜８
ｖが逆流防止ダイオードＤ２・ＲＰＣｌを経て容量ダイ
オードＣＤにバイアス電圧として加えられｖＸＯ回路の
可変容量として動作する。その際にＣＤに並列のダイオ
ードＤＩは逆バイアス状態であるから不導通で、高周波
ダイオードを使用すれば内部容量は１ｐＦ以下であって
ｃｏの容量の数１０分の１であるから、実用上の影響は
無視できる。
送信時にはＳがＴ側に閉ぢて＋１２Ｖの安定化電源電圧
がＰＦＣｌ・Ｄｌ・ＰＦＣｌ−Ｒｏｌの回路に通電し、
容量ダイオードＣＤにはＤｌとＲｏ、を通して＋】２■
の高いバイアス電圧が加わるのでＣＤの容量は最低値に
近くなシ、その分はＤｌの導通によりコンデンサＣｓが
ＣＤに並列となって固定周波数の設定値で動作するので
あるが、針座時にはＣＩ＋またはその一部分の容量を半
固定の可変とするとよい。
がＰＦＣｌ・Ｄｌ・ＰＦＣｌ−Ｒｏｌの回路に通電し、
容量ダイオードＣＤにはＤｌとＲｏ、を通して＋】２■
の高いバイアス電圧が加わるのでＣＤの容量は最低値に
近くなシ、その分はＤｌの導通によりコンデンサＣｓが
ＣＤに並列となって固定周波数の設定値で動作するので
あるが、針座時にはＣＩ＋またはその一部分の容量を半
固定の可変とするとよい。
送信時のバイアス電圧はダイオードＤ２に逆方向電圧と
して加わるので、ＶＲ回路に流通することは無いもので
ある。
して加わるので、ＶＲ回路に流通することは無いもので
ある。
回路中のコンデンサＣｏｔ・Ｃｏ２・ｃｏｓ Ｉｒ！、
バイパス用で０．０１〜０．１μＦ程度が適当であシ、
抵抗Ｒ０、・ｎｏｔ・Ｒｏｌは放電用で数にΩ〜数１０
にΩに取っている。
バイパス用で０．０１〜０．１μＦ程度が適当であシ、
抵抗Ｒ０、・ｎｏｔ・Ｒｏｌは放電用で数にΩ〜数１０
にΩに取っている。
ＶＸＯ回路は水晶発振器の発振周波数を可変とするため
に周波数安定度を多少とも犠牲にしておυ、特に周波数
調整のための可変容ｆｉｔ素子に容量ダイオードを使用
した場合には半導体容量固有の温度による影響も相加さ
れるのでますます安定度の低下が問題となるので、本発
明の適用によシ上記ＶＸＯ回路の少なくも固定周波数使
用時の安定度全固定水晶発振器に近付は得る効果がある
。
に周波数安定度を多少とも犠牲にしておυ、特に周波数
調整のための可変容ｆｉｔ素子に容量ダイオードを使用
した場合には半導体容量固有の温度による影響も相加さ
れるのでますます安定度の低下が問題となるので、本発
明の適用によシ上記ＶＸＯ回路の少なくも固定周波数使
用時の安定度全固定水晶発振器に近付は得る効果がある
。
第１図は本発明の■ＸＯ回路の構成図、第２図はＶＸＯ
の基本回路、第３図は可変索子に容量ダイオードを用い
たｖＸＯの基本回路、第４図はＷＭダイオードの逆バイ
アス畦土対′ｉｔ極間容量の特註例、第５図は可変周波
数と固定周波数の両用に使用する■ＸＯＸ０回路第６図
は容量ダイオードの周囲温度対容量変化率の特性例、第
７図は本発明の実施回路例である。 １・Ｙ・・・水晶発振子、２・Ｌ・・・コイル、３・Ｃ
Ｄ・・・容量ダイオード、４・Ｓ・・・送／受スイッチ
、５・７・ＲＦＣ・・・高周波チ目−クコイル、８・ｃ
ｓ・・・補正コンデンサ、Δ・・・アクティブ回路、ｃ
ｌ・Ｃ２・Ｃ３・Ｃ４・・・コンデンサ、ＤＩ ’ Ｄ
Ｉ・・・ダイオード、Ｑ・・・トランジスタ、ＶＲ・・
・ポテンシ璽メータ。 特許出願人 八重洲無線株式会社 第 １ 図 第 ２ 図 第 ３ 図 第 ４ 図 逆２父′イ１（を足 （Ｖ） 第 ５ 図
の基本回路、第３図は可変索子に容量ダイオードを用い
たｖＸＯの基本回路、第４図はＷＭダイオードの逆バイ
アス畦土対′ｉｔ極間容量の特註例、第５図は可変周波
数と固定周波数の両用に使用する■ＸＯＸ０回路第６図
は容量ダイオードの周囲温度対容量変化率の特性例、第
７図は本発明の実施回路例である。 １・Ｙ・・・水晶発振子、２・Ｌ・・・コイル、３・Ｃ
Ｄ・・・容量ダイオード、４・Ｓ・・・送／受スイッチ
、５・７・ＲＦＣ・・・高周波チ目−クコイル、８・ｃ
ｓ・・・補正コンデンサ、Δ・・・アクティブ回路、ｃ
ｌ・Ｃ２・Ｃ３・Ｃ４・・・コンデンサ、ＤＩ ’ Ｄ
Ｉ・・・ダイオード、Ｑ・・・トランジスタ、ＶＲ・・
・ポテンシ璽メータ。 特許出願人 八重洲無線株式会社 第 １ 図 第 ２ 図 第 ３ 図 第 ４ 図 逆２父′イ１（を足 （Ｖ） 第 ５ 図
Claims (1)
- 水晶発振子に直列接続した電圧制御可変容量ダイオード
のバイアス電圧を加減して発振周波数を変化する形式の
水晶発振回路において、固定周波数動作時には該電圧制
御可変容量ダイオードの常用バイアス電圧以上のバイア
ス電圧を加えると共に、該電圧制御容量ダイオードに並
列に補正容量をそう入することにより、電圧制御可変容
量ダイオードの温度特性に起因する発振周波数の変化を
軽減したことを特徴とする可変周波数水晶発振回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3712286A JPS62195902A (ja) | 1986-02-21 | 1986-02-21 | 可変周波数水晶発振回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3712286A JPS62195902A (ja) | 1986-02-21 | 1986-02-21 | 可変周波数水晶発振回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62195902A true JPS62195902A (ja) | 1987-08-29 |
Family
ID=12488796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3712286A Pending JPS62195902A (ja) | 1986-02-21 | 1986-02-21 | 可変周波数水晶発振回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62195902A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0319506A (ja) * | 1989-06-16 | 1991-01-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水晶発振回路 |
| JPH05136705A (ja) * | 1991-05-21 | 1993-06-01 | Nec Corp | 選択呼出受信機 |
| WO1996030996A1 (en) * | 1995-03-24 | 1996-10-03 | Instituut Voor Milieu- En Agritechniek (Imag-Dlo) | Circuit for modulating a crystal oscillator with voltage-controlled (pin) diode |
| JP2004096561A (ja) * | 2002-09-02 | 2004-03-25 | Optex Co Ltd | 無線通信装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5816914A (ja) * | 1981-07-17 | 1983-01-31 | Nippon Denso Co Ltd | カ−エアコン制御装置 |
| JPS59223008A (ja) * | 1983-06-01 | 1984-12-14 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 温度補償発振器 |
-
1986
- 1986-02-21 JP JP3712286A patent/JPS62195902A/ja active Pending
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