(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース接地形式で動作し、発振信号を出力する発振用トランジスタと、エミッタ接地形式で動作し、前記発振信号を増幅する増幅用トランジスタと、前記発振用トランジスタのコレクタに接続される異常振抑制回路を兼用した共振回路とを備え、前記共振回路は、前記発振用トランジスタのコレクタと前記増幅用トランジスタのエミッタ間の直流回路内に接続された中間タップ付きの共振用マイクロストリップラインと、前記発振用トランジスタのコレクタと接地点間に接続された共振用キャパシタとで構成され、前記共振用マイクロストリップラインの中間タップと前記増幅用トランジスタのベースとの間に前記発振信号を伝送する結合コンデンサが接続されていることを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項２】
請求項１に記載された電圧制御発振器の実装構造であって、互いに絶縁状態で近接対向配置され、前記発振用トランジスタや前記増幅用トランジスタを含む個別の構成部品を実装配置した上側層と、前記共振用マイクロストリップラインを形成した中間層と、接地層を形成した下側層とからなり、前記上側層及び前記中間層のそれぞれに前記結合コンデンサを構成する第２導電パターン及び第１導電パターンを対向配置し、前記第２導電パターンを前記共振用マイクロストリップラインの中間タップに、前記第１導電パターンを前記増幅用トランジスタベースにそれぞれ導電接続していることを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項３】
前記第２導電パターンは、前記共振用マイクロストリップラインの中間タップを形成する導電パターンを拡げたものであることを特徴とする請求項２に記載の電圧制御発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧制御発振器に係わり、特に、異常発振の発生を抑えるとともに、発振信号の出力レベル調整を可能にした、発振用トランジスタと増幅用トランジスタとが直流的に直列接続され、発振用トランジスタのコレクタに共振回路が接続された電圧制御発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発振用トランジスタと増幅用トランジスタとを直流的に直列接続し、発振用トランジスタのコレクタに共振回路を接続した電圧制御発振器が知られている。この電圧制御発振器は、発振用トランジスタのエミッタから出力された発振信号が増幅用トランジスタのベースに供給され、増幅用トランジスタのコレクタから増幅された発振信号が出力されるものである。また、この電圧制御発振器においては、発振信号の周波数よりもかなり低い周波数の異常発振信号が発生することがあって、異常発振信号の発生により本来の発振信号を妨害することになるので、異常発振信号の発生を抑制する異常発振抑制回路、具体的には、インダクタと抵抗とを直列接続した異常発振抑制回路を発振用トランジスタのコレクタと増幅用トランジスタのエミッタとの間の直流回路に接続している。
【０００３】
ここで、図４は、このような既知の電圧制御発振器の構成の一例を示す回路図である。
【０００４】
図４に示されるように、既知の電圧制御発振器は、発振用能動回路部４１と、共振回路部４２と、発振信号出力端子４３と、電源端子４４と、周波数設定電圧供給端子４５と、異常発振抑制回路４６とからなる。
【０００５】
この場合、発振用能動回路部４１は、第１トランジスタ（発振用トランジスタ）４１1 と、第２トランジスタ（増幅用トランジスタ）４１2 と、第１結合コンデンサ４１3 と、第１帰還コンデンサ４１4 と、第２帰還コンデンサ４１5 と、エミッタ抵抗４１6 と、第２結合コンデンサ４１7 と、第１ベースバイアス設定抵抗４１8 と、第２ベースバイアス設定抵抗４１9 と、第３ベースバイアス設定抵抗４１10と、第１バイパスコンデンサ４１11と、第２バイパスコンデンサ４１12と、第３結合コンデンサ４１13と、負荷インダクタ４１14と、平滑コンデンサ４１15からなり、この他に、異常発振抑制回路４６を備えている。共振回路部４２は、共振用インダクタ４２1 と、バラクタダイオード４２2 と、直流阻止コンデンサ４２3 と、バッファインダクタ４２4 と、平滑コンデンサ４２5 とからなっている。異常発振抑制回路４６は、インダクタ４６1 と、抵抗４６2 とからなっている。なお、共振回路部４２は、主として、共振用インダクタ４２1 とバラクタダイオード４２2 によって共振回路を構成している。
【０００６】
そして、発振用能動回路部４１を構成している各構成素子４１1 乃至４１15、４６1 乃至４６2 、及び、共振回路部４２を構成している各構成素子４２1 乃至４２5 は、図４に図示されるように接続されている。
【０００７】
前記構成による既知の電圧制御発振器は、次のように動作する。
【０００８】
周波数設定電圧供給端子４５に周波数設定電圧が供給されると、その周波数設定電圧はバッファインダクタ４２4 を通してバラクタダイオード４２2 のカソードに印加され、バラクタダイオード４２2 の容量値を周波数設定電圧の大きさに対応して設定する。このとき、共振用インダクタ４２1 とバラクタダイオード４２2 とからなる共振回路は、共振用インダクタ４２1 のインダクタンス値と設定されたバラクタダイオード４２2 の容量値で決まる周波数で共振する。共振回路の共振時に、共振回路部４２から発振用能動回路部４１側を見ると、発振用能動回路部４１が負性抵抗を呈するので、共振回路にはその共振周波数に等しい周波数信号が発生する。なお、周波数設定電圧供給端子４５に供給される周波数設定電圧を変更した場合、その変更に対応してバラクタダイオード４２2 の容量値が変化し、共振回路に発生する周波数信号の周波数が変化する。
【０００９】
発振用能動回路部４１は、共振回路にその共振周波数に等しい周波数信号が発生すると、第１トランジスタ４１1 は、その周波数信号を発振信号としてエミッタから出力し、第２結合コンデンサ４１7 を通して第２トランジスタ４１2 のベースに供給する。第２トランジスタ４１2 は、供給された発振信号をエミッタ接地形式で増幅し、そのコレクタから第３結合コンデンサ４１13を通して発振信号出力端子４３に供給する。
【００１０】
このとき、発振用能動回路部４１は、第１トランジスタ４１1 のコレクタと第２トランジスタ４１2 のエミッタとの間の直流回路内に、インダクタ４６1 と抵抗４６2 とを直列接続した異常発振抑制回路４６を挿入接続している。この異常発振抑制回路４６は、第１トランジスタ４１1 のコレクタから第２トランジスタ４１2 のエミッタに供給される発振周波数信号よりもかなり低い周波数帯で発生する異常発振信号を阻止するもので、異常発振抑制回路４６の接続により、異常発振信号が第２トランジスタ４１2 のコレクタから第３結合コンデンサ４１13を通して発振信号出力端子に供給されるのを防いでいる。
【００１１】
この場合、異常発振抑制回路４６に用いられる抵抗４６2 は、直流回路に接続されていることからできるだけ小抵抗値のものが好ましく、１０乃至５０Ωの抵抗値を持つ抵抗が用いられる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前記既知の電圧制御発振器は、異常発振を生じることなく、所定周波数帯の発振信号を出力することができるという利点を有するものである反面、異常発振信号を抑制するために、発振用能動回路部４１内にインダクタ４６1 と抵抗４６2 とを直列接続した異常発振抑制回路４６を挿入接続する必要があり、異常発振抑制回路４６を挿入接続していないこの種の電圧制御発振器に比べて部品点数が増大し、その分、製造単価が高くなってしまう。
【００１３】
また、前記既知の電圧制御発振器は、発振用能動回路部４１内に挿入接続した異常発振抑制回路４６に、占有体積の大きい大型部品であるインダクタ４６1 が含まれているので、電圧制御発振器の全体構造を小型化することが難しくなる。
【００１４】
さらに、前記既知の電圧制御発振器は、発振信号の出力レベル調整部材を含んでいないので、発振信号の出力レベルを調整したいときに、第２トランジスタ４１2 を増幅率の異なるものに交換したり、第２結合コンデンサ４１7 を容量値の異なるものに交換したりする必要があって、発振信号の出力レベルの調整に多くの調整作業が必要であった。
【００１５】
本発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたもので、その目的は、異常発振信号の発生を抑制するとともに大型部品を含む使用部品点数を低減し、構造の小型化を可能にするとともに、発振信号の出力レベルの調整を安易に行うことができる電圧制御発振器を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明による電圧制御発振器は、ベース接地形式で動作し、発振信号を出力する発振用トランジスタと、エミッタ接地形式で動作し、発振信号を増幅する増幅用トランジスタと、発振用トランジスタのコレクタに接続される異常発振抑制回路を兼用した共振回路とを備え、共振回路は、発振用トランジスタのコレクタと増幅用トランジスタのエミッタ間の直流回路内に接続された中間タップ付きの共振用マイクロストリップラインと、発振用トランジスタのコレクタと接地点間に接続された共振用キャパシタとを備え、共振用マイクロストリップラインの中間タップと増幅用トランジスタのベースとの間に発振信号を伝送する結合コンデンサが接続されている構成を備える。
【００１７】
そして、前記構成による電圧制御発振器の実装構造は、互いに絶縁状態で近接対向配置され、前記発振用トランジスタや前記増幅用トランジスタを含む個別の構成部品を実装配置した上側層と、共振用マイクロストリップラインを形成した中間層と、接地層を形成した下側層とからなり、上側層及び中間層のそれぞれに結合コンデンサを構成する第２導電パターン及び第１導電パターンを対向配置し、第２導電パターンを共振用マイクロストリップラインの中間タップに、第１導電パターンを増幅用トランジスタベースにそれぞれ導電接続したものである。
【００１８】
前記構成によれば、発振用トランジスタのコレクタと増幅用トランジスタのエミッタとの間の直流回路内に、共振回路の共振用マイクロストリップラインを挿入接続し、この共振用マイクロストリップラインを異常発振抑制回路のインダクタと兼用するようにしているので、共振用マイクロストリップラインと共振用キャパシタによって共振回路を構成することができるとともに、共振用マイクロストリップラインを用いて異常発振信号の発生を抑制することができる。このため、電圧制御発振器に使用される部品点数は、少なくとも共振用マイクロストリップラインを異常発振抑制回路に兼用した分だけ低減され、しかも、その低減部品がインダクタ素子という大型の構成部品であるので、電圧制御発振器の全体構造を前記既知の電圧制御発振器の全体構造に比べて小型化できる。
【００１９】
また、前記構成によれば、マイクロストリップラインの中間タップと増幅用トランジスタのベースとの間に発振信号を伝送する結合コンデンサを接続し、マイクロストリップラインの中間タップの形成箇所や形成状態を変更することによって発振信号の出力レベルの調整を行っているので、比較的簡単な作業によって発振信号の出力レベルの調整が行われる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明による電圧制御発振器の一つの実施の態様を示す回路構成図である。
【００２２】
図１に示されるように、この実施の形態による電圧制御発振器は、発振用能動回路部１と、共振回路部２と、発振信号出力端子３と、電源端子４と、周波数設定電圧供給端子５とからなり、特に、共振回路部２内には、従来の異常発振抑制回路を兼用する共振用マイクロストリップライン２1 が接続されている。
【００２３】
この場合、発振用能動回路部１は、第１トランジスタ（発振用トランジスタ）１1 と、第２トランジスタ（増幅用トランジスタ）１2 と、第１結合コンデンサ１3 と、第１帰還コンデンサ１4 と、第２帰還コンデンサ１5 と、エミッタ抵抗１6 と、第２結合コンデンサ１7 と、第１ベースバイアス抵抗１8 と、第２ベースバイアス抵抗１9 と、第３ベースバイアス抵抗１10と、第１バイパスコンデンサ１11と、第２バイパスコンデンサ１12と、第３結合コンデンサ１13と、負荷インダクタ１14と、平滑コンデンサ１15と、共振回路結合端１16とからなる。共振回路部２は、従来の異常発振抑制回路を兼用する中間タップＴ付きの共振用マイクロストリップライン２1 と、バラクタダイオード２2 と、バッファインダクタ２3 と、平滑用コンデンサ２4 と、能動回路結合端２5 とからなっている。なお、共振回路部２は、主として、共振用マイクロストリップライン２1 と共振用キャパシタ（バラクタダイオード）２2 によって共振回路を構成している。
【００２４】
そして、発振用能動回路部１の共振回路結合端１16と共振回路部２の能動回路結合端２5 とは接続され、発振用能動回路部１に共振回路部２が接続される。この場合、発振用能動回路部１は、電源端子４と接地点間に、負荷インダクタ１14、第２トランジスタ１2 のコレクタ・エミッタ通路、従来の異常発振抑制回路を兼用する共振用マイクロストリップライン２1 、第１トランジスタ１1 のコレクタ・エミッタ通路、エミッタ抵抗１6 がこの順に直列接続され、これと並列に第３ベースバイアス設定抵抗１10、第２ベースバイアス設定抵抗１9 、第１ベースバイアス設定抵抗１8 がこの順に直列接続される。第３ベースバイアス設定抵抗１10と第２ベースバイアス設定抵抗１9 との接続点は第２トランジスタ１2 のベースに接続され、第２ベースバイアス設定抵抗１9 と第１ベースバイアス設定抵抗１8 の接続点は第１トランジスタ１1 のベースに接続される。第１トランジスタ１1 は、ベースが第１バイパスコンデンサ１11を通して接地点に接続され、コレクタが第１結合コンデンサ１3 を通して共振回路結合端１16に接続される。この他、第１トランジスタ１1 は、コレクタとエミッタ間に第１帰還コンデンサ１4 が接続され、エミッタと接地点間に第２帰還コンデンサ１5 が接続される。第２トランジスタ１2 は、エミッタが第２バイパスコンデンサ１12を通して接地点に接続され、ベースが第２結合コンデンサ１7 を通して共振用マイクロストリップライン２1 の中間タップＴに接続され、コレクタが第３結合コンデンサ１13を通して発振信号出力端子３に接続される。また、共振回路部２は、能動回路結合端２5 がバラクタダイオード２2 のカソードに接続され、バラクタダイオード２2 のアノードが接地点に接続される。能動回路結合端２5 と周波数設定電圧供給端子５の間にバッファインダクタ２3 が接続され、周波数設定電圧供給端子５と接地点間に平滑コンデンサ２4 が接続される。
【００２５】
前記構成を有するこの実施の形態による電圧制御発振器は、次のように動作する。
【００２６】
周波数設定電圧供給端子５に周波数設定電圧が供給されると、その周波数設定電圧はバッファインダクタ２3 を通してバラクタダイオード２2 のカソードに印加される。バラクタダイオード２2 は、アノードが接地点に接続されているので、印加された周波数設定電圧の大きさに対応した容量値に設定される。このとき、共振用インダクタ２1 とバラクタダイオード２2 とからなる共振回路は、共振用インダクタ２1 のインダクタンス値と設定されたバラクタダイオード２2 の容量値で決まる周波数で共振する。共振回路の共振時に、共振回路部２から発振用能動回路部１側を見ると、発振用能動回路部１が負性抵抗を呈するので、発振用能動回路部１内にはこの共振回路の共振周波数に等しい周波数の発振信号が発生する。
【００２７】
なお、周波数設定電圧供給端子５に供給される周波数設定電圧が変更された場合、変更された周波数設定電圧に対応してバラクタダイオード２2 の容量値が変化し、共振回路に発生する周波数信号の周波数を変化させる。
【００２８】
発振用能動回路部１内に発生した発振信号は、第１トランジスタ１1 のコレクタに接続された共振用マイクロストリップライン２1 の中間タップＴから出力され、第２結合コンデンサ１7 を通して第２トランジスタ１2 のベースに供給される。第２トランジスタ１2 は、供給された発振信号をエミッタ接地形式で増幅し、そのコレクタから第３結合コンデンサ１13を通して発振信号出力端子３に供給する。
【００２９】
この場合、この実施の形態による電圧制御発振器においては、発振用能動回路部１の第１トランジスタ１1 のコレクタと第２トランジスタ１2 のエミッタとの間の直流回路内に挿入される異常発振を抑制する異常発振抑制回路として、共振回路を構成する共振用マイクロストリップライン２1 を兼用している。この共振用マイクロストリップライン２1 を異常発振抑制回路に兼用した場合は、インダクタ４６1 と抵抗４６2 の直列回路からなる既知の異常発振抑制回路４６と同様に、発振周波数よりもかなり低い周波数帯で発生する異常発振信号が発生するのを防ぐことが可能になり、小抵抗値の抵抗４６2 を用いる必要もなくなる。
【００３０】
また、この実施の形態による電圧制御発振器においては、共振用マイクロストリップライン２1 の中間タップＴから発振信号を出力するようにしているので、共振用マイクロストリップライン２1 に中間タップＴの形成箇所または共振用マイクロストリップライン２1 と中間タップＴとの結合状態を適宜変更することにより、発振信号の出力レベルを調整することができる。
【００３１】
そして、この実施の形態による電圧制御発振器（以下、前者という）と、図４に図示の既知の電圧制御発振器（以下、後者という）とを比べた場合、前者は、従来の異常発振抑制回路４６を兼用する共振用マイクロストリップライン２1 を接続したことにより、後者の異常発振抑制回路４６を構成している構成部品（インダクタ４６1 と抵抗４６2 ）がいらなくなり、前者は、後者よりも使用構成部品の数が低減される。
【００３２】
次に、図２は、図１に図示された電圧制御発振器を実装する際の実装構造の一例を示す分解斜視図である。なお、図２において、図１に図示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付けている。
【００３３】
図２に示されるように、本例による実装構造は、互いに絶縁状態で近接対向するように配置された上側層７と中間層８と下側層９とからなる。
【００３４】
そして、上側層７には、第１トランジスタ（発振用トランジスタ、図示なし）や第２トランジスタ（増幅用トランジスタ）１2 等の個別の構成部品（記号なし）が実装配置されるとともに、各構成部品を接続する導電パターン（図示なし）、第２結合コンデンサ１7 を構成する一方の電極（第１導電パターン）１０1 が形成される。、中間層８には、中間タップＴ付きの共振用マイクロストリップライン２1 と、第２結合コンデンサ１7 を構成する他方の電極（第２導電パターン）１０2 が形成される。下側層９は、接地層を形成している。また、共振用マイクロストリップライン２1 の両端部に当たる上側層７と中間層８との間には、それぞれ電気的な導通状態を示す第１及び第２スルーホール１１1 、１１2 が形成されている。
【００３５】
第２結合コンデンサ１7 を構成する一方の電極１０1 は、上側層７において第２トランジスタ１2 のベースに接続された状態で形成され、第２結合コンデンサ１7 を構成する他方の電極１０2 は、中間層８に形成された共振用マイクロストリップライン２1 の一部が充当される。一方の電極１０1 及び他方の電極１０2 は、近接状態で対向配置され、それによって一方の電極１０1 と他方の電極１０2 間に一方の電極１０1 と他方の電極１０2 の大きさや間隔等によって設定される容量を持った第２結合コンデンサ１7 が形成される。
【００３６】
この場合、共振用マイクロストリップライン２1 上の一方の電極１０1 の形成位置、すなわち中間タップＴの位置を変えることにより、第２結合コンデンサ１7 に供給される発振信号のレベルが変化するので、必要とする発振信号レベルが得られるように中間タップＴの位置を選定すれば、発振信号の出力レベルを調整することができる。ちなみに、中間タップＴの位置を共振用マイクロストリップライン２1 の一端側（第１トランジスタ１1 のコレクタ側）に近づけると、発振信号の出力レベルが増大し、一方、共振用マイクロストリップライン２1 の他端側（第２トランジスタ１2 のエミッタ側）に近づけると、発振信号の出力レベルが減少する。
【００３７】
次いで、図３は、図１に図示された電圧制御発振器を実装する際の実装構造の他の例を示す分解斜視図である。
【００３８】
図３において、１２は共振用マイクロストリップライン２1 の幅広部分であり、その他、図１及び図２に図示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付けている。
【００３９】
図３に示される実装構造（以下、これを第２実装構造という）と、図２に示される実装構造（以下、これを第１実装構造という）との構成の違いは、第２結合コンデンサ１7 の他方の電極１０2 の形成状態だけ、具体的には、第１実装構造は、他方の電極１０2 が共振用マイクロストリップライン２1 の一部を充当した構成のものであるのに対し、第２実装構造は、他方の電極１０2 が共振用マイクロストリップライン２1 の幅広部分１２に導電接続された独立に形成されたものである点だけである。そして、この他には、第２実装構造と第１実装構造との間に構成上の違いはないので、第２実装構造の構成についてはこれ以上の説明を省略する。
【００４０】
この場合、第２実装構造においては、第１実装構造のように、共振用マイクロストリップライン２1 上の他方の電極１０2 の形成位置、すなわち中間タップＴの位置を調整し、発振信号のレベルを調整する代わりに、電圧制御発振器の製造時に、図３に示されるように、共振用マイクロストリップライン２1 の幅広部分１２に、調整ドリルやレーザー等の加工部材１３を用いて、適当な長さ及び適当な数の切り込みを入れ、第２結合コンデンサ１7 と共振用マイクロストリップライン２1 との間の結合状態を調整し、第２結合コンデンサ１7 に供給される発振信号のレベルを調整するようにしているものである。そして、この他には、第２実装構造と第１実装構造との間に機能や動作上の違いはないので、第２実装構造の機能や動作についてもこれ以上の説明を省略する。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、第１（発振用）トランジスタのコレクタと第２（増幅用）トランジスタのエミッタとの直流回路内に、共振回路を構成する共振用マイクロストリップラインを接続し、この共振用マイクロストリップラインを従来の異常発振抑制回路４６と兼用するようにしたので、共振用マイクロストリップラインと共振用キャパシタとによって共振回路を構成することができるとともに、従来の異常発振抑制回路４６を兼用する共振用マイクロストリップラインの接続によって異常発振信号の発生を抑制することができるという効果がある。
【００４２】
それに加えて、本発明によれば、電圧制御発振器に使用される部品点数を、少なくとも共振用マイクロストリップラインを使用したことにより異常発振抑制回路の構成部品を低減させ、しかも、その低減部品がインダクタ素子という大型の構成部品であるので、電圧制御発振器の全体構造を前記既知の電圧制御発振器の全体構造に比べて小型化することができるという効果がある。
【００４３】
また、本発明によれば、共振用マイクロストリップラインの中間タップと増幅用トランジスタのベースとの間に発振信号を伝送する結合コンデンサを接続し、マイクロストリップラインの中間タップの形成箇所や形成状態を変更することによって発振信号の出力レベルの調整を行っているので、比較的簡単な作業によって発振信号の出力レベルの調整を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電圧制御発振器の一つの実施の態様を示す回路構成図である。
【図２】図１に図示された電圧制御発振器を実装する際の実装構造の一例を示す分解斜視図である。
【図３】図１に図示された電圧制御発振器を実装する際の実装構造の他の例を示す分解斜視図である。
【図４】既知の電圧制御発振器の構成の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
１  発振用能動回路部
１1   第１トランジスタ（発振用トランジスタ）
１2   第２トランジスタ（増幅用トランジスタ）
１3   第１結合コンデンサ
１4   第１帰還コンデンサ
１5   第２帰還コンデンサ
１6   エミッタ抵抗
１7   第２結合コンデンサ
１8   第１ベースバイアス設定抵抗
１9   第２ベースバイアス設定抵抗
１10  第３ベースバイアス設定抵抗
１11  第１バイパスコンデンサ
１12  第２バイパスコンデンサ
１13  第３結合コンデンサ
１14  負荷インダクタ
１15  平滑コンデンサ
１16  共振回路結合端
２  共振回路部
２1   中間タップＴ付きの共振用マイクロストリップライン
２2   バラクタダイオード
２3   バッファインダクタ
２4   平滑コンデンサ
２5   能動回路結合端
３  発振信号出力端子
４  電源端子
５  周波数設定電圧供給端子
７  上側層
８  中間層
９  下側層
１０1   一方の電極（第１導電パターン）
１０2   他方の電極（第２導電パターン）
１１1   第１スルーホール
１１2   第２スルーホール
１２  広幅部分
１３  加工部材
【図１】
0003707964.tif 000002
【図２】
0003707964.tif 000003
【図３】
0003707964.tif 000004
【図４】
0003707964.tif 000005