(57)【要約】【課題】  従来の、位相雑音を抑えるためにトランスを使用した水晶発振器では、形状が大きくなってコストが増大し、数百ＭＨｚ以上の高い周波数で特性が不安定になるという問題点があり、本発明は、位相雑音が低く、小型且つ安価で、数百ＭＨｚ以上でも特性が安定している水晶発振器を提供することを目的とする。【解決手段】  トランスの代わりに、発振閉ループに、λ／４変成器と抵抗を直列に接続した回路を挿入し、抵抗の両端から発振出力を得る構成の水晶発振器であり、また、λ／４変成器を電気長がλ／４より長いマイクロストリップラインで形成してスリットを設け、当該スリット間をコンデンサで接続した構成として、λ／４変成器のインピーダンス及び出力周波数の調整を容易にした水晶発振器である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振閉ループに水晶振動子を備えた水晶発振器であって、
前記発振閉ループに、λ／４変成器と抵抗を直列に接続した回路を挿入し、
前記抵抗の両端から発振出力を得る構成としたことを特徴とする水晶発振器。
【請求項２】
λ／４変成器にマイクロストリップラインを用いたことを特徴とする請求項１記載の水晶発振器。
【請求項３】
電気長がλ／４より長く形成されたマイクロストリップラインにスリットを形成し、当該スリット間をインピーダンス調整用のコンデンサで接続したことを特徴とする請求項２記載の水晶発振器。
【請求項４】
電気長がλ／４より長く形成されたマイクロストリップラインにスリットを形成し、当該スリット間をジャンパで接続したことを特徴とする請求項２記載の水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶発振器に係り、特に位相雑音が低く、小型で安価であり、移動体通信装置に適した水晶発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
［先行技術の説明：図６］
一般的な水晶発振器の回路構成について図６を用いて説明する。図６は、一般的な水晶発振器の回路構成を示す回路図である。
図６に示すように、一般的な水晶発振器は、水晶振動子Ｘと、発振用増幅器Ａとを含む発振閉ループを備えた発振回路と、発振回路の出力である発振用増幅器Ａの出力端に接続されたバッファアンプとから構成されている。
バッファアンプは、エミッタフォロア回路で構成されている。
【０００３】
しかし、上記構成の水晶発振器では、バッファアンプで発生する雑音により、バッファアンプがない場合に比べて位相雑音特性が著しく劣化するという問題点があった。
【０００４】
［別の先行技術の説明：図７］
また、上記問題点を解決する別の先行技術として、特開２００６−１４０７４９（特許文献１）がある。
特許文献１について図７を用いて説明する。図７は、特許文献１に記載された水晶発振器の構成を示す回路図である。
図７に示すように、特許文献１では、上記一般例と同様の水晶振動子Ｘと、発振用増幅器Ａとを含む発振閉ループに、トランス（Ｔ）の１次コイルとコンデンサを直列接続した回路を挿入接続すると共に、当該トランスの２次コイルから発振出力を得る構成としており、位相雑音特性の改善を図っている。
【０００５】
［先行技術文献］
尚、発振器に関する先行技術としては、特開平１１−１５４８２４号公報（特許文献２）、特開２００１−１４４５３７号公報（特許文献３）、特開２００１−３２６５３２号公報（特許文献４）がある。
【０００６】
特許文献２には、発振器において、水晶振動子を含む発振用増幅器の発振閉ループに、インピーダンスをもつストリップラインを直列に接続する構造とし、温度変動を補償し、周波数安定度を向上させることが記載されている。
【０００７】
また、特許文献３には、発振器において、発振用増幅器の閉ループに、インピーダンスをもつストリップラインと並列コイル・コンデンサを直列に接続する構造とし、基本発振周波数より高い周波数の安定した出力が得られることが記載されている。
【０００８】
また、特許文献４には、発振器において、発振用増幅器にコンデンサとインピーダンスをもつストリップラインを直列に接続する構造として、位相雑音を少なくすることが記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１４０７４９号公報
【特許文献２】特開平１１−１５４８２４号公報
【特許文献３】特開２００１−１４４５３７号公報
【特許文献４】特開２００１−３２６５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に示した従来の水晶発振器では、トランスを使用しているため、形状が大きくなりコストも増大するという問題点があり、特に、数百ＭＨｚ以上の高い周波数ではトランスの特性が不安定になるという問題点があった。
【００１１】
また、特許文献２〜４の従来の発振器では、インピーダンスの微調整が困難であるという問題点があった。
【００１２】
本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、位相雑音が低く、小型且つ安価で、数百ＭＨｚ以上であっても安定した特性が得られる水晶発振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、発振閉ループに水晶振動子を備えた水晶発振器であって、発振閉ループに、λ／４変成器と抵抗を直列に接続した回路を挿入し、抵抗の両端から発振出力を得る構成としたことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明は、上記水晶発振器において、λ／４変成器にマイクロストリップラインを用いたことを特徴としている。
【００１５】
また、本発明は、上記水晶発振器において、電気長がλ／４より長く形成されたマイクロストリップラインにスリットを形成し、当該スリット間をインピーダンス調整用のコンデンサで接続したことを特徴としている。
【００１６】
また、本発明は、上記水晶発振器において、電気長がλ／４より長く形成されたマイクロストリップラインにスリットを形成し、当該スリット間をジャンパで接続したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、発振閉ループに、λ／４変成器と抵抗を直列に接続した回路を挿入し、抵抗の両端から発振出力を得る構成とした水晶発振器としているので、バッファやトランスを用いずに、位相雑音が低く、小型且つ低コストで、高い周波数においても特性が安定している水晶発振器を実現することができる効果がある。
【００１８】
また、本発明によれば、電気長がλ／４より長く形成されたマイクロストリップラインにスリットを形成し、当該スリット間をインピーダンス調整用のコンデンサで接続した水晶発振器としているので、コンデンサの容量に応じてマイクロストリップラインの見かけの長さを短くすることができ、λ／４変成器１１のインピーダンスの微調整を容易に行うことができる効果がある。
【００１９】
また、本発明によれば、電気長がλ／４より長く形成されたマイクロストリップラインにスリットを形成し、当該スリット間をジャンパで接続した水晶発振器としているので、λ／４変成器１１のインピーダンスの微調整が不要な場合に容易に対応できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
［発明の概要］
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係る水晶発振器は、トランスの代わりに、発振閉ループに、λ／４変成器と抵抗を直列に接続した回路を挿入し、抵抗の両端から発振出力を得るものであり、位相雑音が低く、トランスを用いるのに比べて小型且つ安価で、数百ＭＨｚ以上の高い周波数においても特性が安定している水晶発振器を実現するものである。
【００２１】
また、本実施の形態に水晶発振器は、λ／４変成器をマイクロストリップラインで形成し、マイクロストリップラインの途中にスリットを設け、コンデンサやジャンパを用いて接続することにより、インピーダンスの微調整を容易に行うことができるものである。
【００２２】
［実施の形態の構成：図１］
図１は、本発明の実施の形態に係る水晶発振器（本発振器）の回路構成図である。
図１に示すように、本発振器は、水晶振動子１０と、増幅器とを備えた発振閉ループに、λ／４変成器１１と抵抗ＲLとが直列に接続された回路を設けた構成となっている。そして、抵抗ＲLの両端から発振器出力を得るよう構成したものである。
【００２３】
本発振器の特徴部分であるλ／４変成器１１は、マイクロストリップライン伝送路であり、電気長がλ／４、特性インピーダンスがＺ0である。
ここで、出力側に設けられた抵抗をＲL、λ／４変成器１１の特性インピーダンスをＺ0とすると、
Ｚ0＝√（Ｚl・ＲL）  で表され、
振動子から出力側を見たインピーダンスＺlは、  Ｚl＝Ｚ02／ＲL    となる。
つまり、λ／４変成器１１の特性インピーダンスＺ0の値を適宜選択することにより、負荷側のインピーダンスＺlを任意に設定することができるものである。
【００２４】
このように、トランスの代わりにλ／４変成器１１と抵抗ＲLを設けたことにより、回路規模を大幅に縮小することができ、位相雑音の低い水晶発振器を低コストで構成することができるものである。
【００２５】
特に、周波数が高くなるほどλ／４変成器１１の長さが短くなるので、発振器を小型化する上で一層有利となる。また、トランスのように数百ＭＨｚ以上の高周波で特性が不安定になることもない。従って、本発振器による小型化、低コスト化、高安定性といった効果は、数百ＭＨｚ以上の発振周波数の場合に、より顕著に現れるものである。
【００２６】
［λ／４変成器：図２、図３］
λ／４変成器１１について図２を用いて説明する。図２は、λ／４変成器１１の構成例を示す模式説明図である。
図２に示すように、λ／４変成器１１は、マイクロストリップラインで構成され、この例では、インピーダンスＺ1の伝送路と、インピーダンスＺ2の伝送路とを接続している。λ／４変成器１１の特性インピーダンスをＺ0とすると、Ｚ0＝√（Ｚ1・Ｚ2）  で表される。
【００２７】
このように特定のインピーダンスを備えたλ／４変成器１１とするには、伝送路の長さを適切な長さとなるよう形成すればよい。しかし、パターン形成状態や実装状態により誤差が生じ、インピーダンスがずれてしまうことがある。
【００２８】
そこで、図３に示すように、本発振器のλ／４変成器１１の特徴として、伝送路の途中にスリット１２を設けている。図３は、スリット１２を設けたλ／４変成器１１の模式説明図である。
本発振器では、λ／４変成器１１の電気長を所望の長さ（λ／４）よりもやや長めに形成した上でスリット１２を形成している。スリット１２は、λ／４変成器１１のインピーダンスを微調整するために設けられている。
【００２９】
［インピーダンスの調整：図４］
本発振器におけるλ／４変成器１１のインピーダンスの調整方法について図４を用いて説明する。図４は、本発振器におけるλ／４変成器１１のインピーダンスの調整方法を示す説明図である。
図４に示すように、スリット入りのλ／４変成器１１を用い、スリット１２上にコンデンサ１３を搭載して伝送路を接続した場合には、λ／４変成器１１のインピーダンスが変化し出力周波数が高くなる。
そのため、スリット１２上に搭載するコンデンサ１３の容量を変えることにより、λ／４変成器１１の伝送路の長さそのものを変えなくても所望の特性インピーダンスに合わせることができ、所望の出力周波数が得られるものである。
【００３０】
尚、伝送路長を変える必要がない場合には、コンデンサ１３の代わりに単に接続するだけのジャンパを搭載して短絡させればよい。
これにより、λ／４変成器１１の伝送路長を調整することなく容易にインピーダンス及び出力周波数の微調整を行うことができるものである。
【００３１】
［位相雑音特性：図５］
本発振器の位相雑音特性について図５を用いて説明する。図５は、水晶発振器の位相雑音特性を示す特性図である。
図５では、図６に示したバッファを用いた一般的な水晶発振器と、図７に示したトランスを用いた水晶発振器と、本発振器の位相雑音特性を比較している。本発振器では、トランスのように高周波において動作が不安定になることもないため、本発振器の位相雑音は最も低く、良好な特性を示すことがわかる。
【００３２】
［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係る水晶発振器によれば、水晶振動子１０と、増幅器とを備えた発振閉ループに直列に、抵抗ＲLと、特性インピーダンスＺ0のλ／４変成器１１とを設けた水晶発振器としており、トランスを用いた発振器に比べて、位相雑音が低く、小型且つ低コストの水晶発振器を実現することができる効果がある。
【００３３】
特に、発振周波数が高くなるほどλ／４変成器１１を短く形成できるので、小型化の効果が顕著になるものである。
【００３４】
また、本発振器によれば、λ／４変成器１１を、途中にスリット１２を設けたマイクロストリップラインで形成しており、スリット１２上に搭載するコンデンサ１３の容量を調整することによりλ／４変成器１１のインピーダンス及び出力周波数の微調整を容易に行うことができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、特に位相雑音が低く、小型で安価であり、移動体通信装置に適用可能な水晶発振器に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態に係る水晶発振器（本発振器）の回路構成図である。
【図２】λ／４変成器１１の構成例を示す模式説明図である。
【図３】スリット１２を設けたλ／４変成器１１の模式説明図である。
【図４】本発振器におけるλ／４変成器１１のインピーダンスの調整方法を示す説明図である。
【図５】水晶発振器の位相雑音特性を示す特性図である。
【図６】一般的な水晶発振器の回路構成を示す回路図である。
【図７】特許文献１に記載された水晶発振器の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…水晶振動子、  １１…λ／４変成器、  １２…スリット、  １３…コンデンサ
【図１】
2008160662.tif 000003
【図２】
2008160662.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008160662.tif 000006
【図５】
2008160662.tif 000007
【図６】
2008160662.tif 000008
【図７】
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