(57)【要約】【課題】  発振周波数の調整を精度良く簡単に行う。【解決手段】  発振回路を多層基板に形成し、基板内層に、発振周波数を決定するマイクロストリップライン共振器Ｌ1 を、Ｕ字状パターンに形成する。このＵ字状パターンの対向部分を電気的に短絡可能なパターンＰ1 を、Ｕ字状マイクロストリップラインの上層部に設けておき、周波数の調整の際に、パターンＰ1 を適宜短絡することにより、層間の小容量によって、マクロストリップラインのみかけ上の長さが調整可能となり、精度良く簡単に、発振周波数の調整ができる。【選択図】      図１                                                  
2005151370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層基板上に構成された発振回路であって、基板内層に形成されたマイクロストリップライン共振器と、前記マイクロストリップライン共振器の上層部に設けられ、層間容量を用いて前記マイクロストリップラインの見かけ上の長さを調整する周波数調整用パターンとを含むことを特徴とする発振回路。
【請求項２】
前記マイクロストリップライン共振器は略Ｕ字状のパターンに形成されており、前記周波数調整用パターンは、前記Ｕ字状の対向部分を電気的に短絡可能なパターンであることを特徴とする請求項１記載の発振回路。
【請求項３】
前記マイクロストリップライン共振器は略Ｕ字状のパターンに形成されており、前記周波数調整用パターンは、前記Ｕ字状の対向部分を電気的に短絡したパターンであり、切断により開放可能なパターンであることを特徴とする請求項１記載の発振回路
【請求項４】
前記マイクロストリップライン共振器の端部の層間を容量とした共振器結合容量と、前記結合容量の容量値を調整する容量調整用パターンとを、更に含むことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の発振回路。
【請求項５】
前記容量調整用パターンは、前記結合容量の上層電極の面積増減可能なパターンであることを特徴とする請求項４記載の発振回路。
【請求項６】
コルピッツ型発振器であることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の発振回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発振回路に関し、特に通信装置に用いられるコレクタ接地コルピッツ型発振回路の周波数調整方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通信装置に用いられる発振回路は共振器とコンデンサ（容量素子）とを有しており、共振器にはマイクロストリップラインを用いた共振器が使用され、このマイクロスリップ共振器の両端には共振器結合用のコンデンサを有するものがある。この様な構造の発振回路の代表的なものとして、コルピッツ型発振回路があり、一般的にマイクロ波発振器として用いられる場合には、使用部品のバラツキやパターン形成時の製造バラツキなどによって、実際に製作された発振回路は設計値に対してある範囲で、発振周波数にバラツキを生じることになる。
【０００３】
この様な発振周波数のバラツキを調整するための技術が特許文献１に開示されている。すなわち、発振器の共振回路を構成するコンデンサチップを多層基板上に搭載し、インダタタンス部分を内層面にパターン形成する。そして、コンデンサチップと接続されたインダクタンス部分の一端部の基板上面に、容量調整用のパターンを形成しておき、この容量調整用パターンの面積を調整することにより、周波数の調整を行うというものである。
【特許文献１】特開平４−２１３２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の技術では、容量値のみの調整を行うものであるが、前述のマイクロストリップ共振器を用いた発振回路において、発振周波数を主に決める素子はマイクロストリップラインの長さであり、よってこのマイクロストリップラインの長さ調整が結果的に発振周波数の調整をなすことになる。このとき、調整の可変範囲を大とすることが必要であるが、一方で、調整による発振周波数の変化の感度が高すぎると、調整の可変範囲が大きくても所望の発振周波数に調整することが困難になる。
【０００５】
本発明の目的は、発振周波数の調整を精度良く簡単に行うことが可能な発振回路を提供することである
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による発振回路は、多層基板上に構成された発振回路であって、基板内層に形成されたマイクロストリップライン共振器と、前記マイクロストリップライン共振器の上層部に設けられ、層間容量を用いてこのマイクロストリップラインの見かけ上の長さを調整するための周波数調整用パターンとを含むことを特徴とする。
【０００７】
そして、前記マイクロストリップライン共振器は略Ｕ字状のパターンに形成されており、前記周波数調整用パターンは、前記Ｕ字状の対向部分を電気的に短絡可能なパターンであることを特徴とする。また、前記マイクロストリップライン共振器は略Ｕ字状のパターンに形成されており、前記周波数調整用パターンは、前記Ｕ字状の対向部分を電気的に短絡したパターンであり、切断により開放可能なパターンであることを特徴とする。
【０００８】
更に、前記マイクロストリップライン共振器の端部の層間を容量とした共振器結合容量と、前記結合容量の容量値を調整する容量調整用パターンとを含み、前記容量調整用パターンは、前記結合容量の上層電極の面積増減可能なパターンであることを特徴とする。
【０００９】
本発明の作用を述べる。発振回路を多層基板上に形成し、基板内層に、発振周波数を決定するマイクロストリップライン共振器を、略Ｕ字状に形成する。そして、マイクロストリップラインの上層部に、層間容量を用いてこのマイクロストリップラインの見かけ上の長さを調整するための周波数調整用パターンを形成する。そのために、Ｕ字状の対向部分を電気的に短絡可能なパターンか、または電気的に短絡したパターンであって切断可能なパターンとする。これにより、精度良い周波数調整が簡単にできる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による第一の効果は、多層基板の層間の小容量を用いて共振器のみかけ上の長さを変化させることによって、周波数調整を行っているので、調整パターンの大きさにより、結合容量値を任意に設計できることになり、調整による周波数の変動量を設計により決定することが可能となることである。
【００１１】
本発明による第二の効果は、マイクロストリップライン共振器を基板内層に形成し、その両端のコンデンサは層間容量を用いて形成することにより、所望容量のコンデンサが精度良く、低コストで得られることである。また、その容量値も調整用パターンを調整することにより制御でき、発振器の安定度が向上する。
【００１２】
本発明による第三の効果は、上記の如く、コンデンサを層間容量とすることにより、チップコンデンサを用いる必要がなく、よって寄生抵抗やインダクタンス成分が無視できるということである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態による発振器回路を、多層基板上に形成したとき平面図であり、図２はその等価回路図である。これ等両図において同等部分は同一符号により示している。
【００１４】
本例は、コレクタ接地コルピッツ型発振回路である。マイクロストリップラインＬ1 を共振器とし、トランジスタＴＲ1 のエミッタ端の容量性スタブＬ2 およびトランジスタＴＲ1 の内部容量を帰還容量として、マイクロ波帯で発振し、バラクタダイオードＸ1 に電圧を印加して容量を変化させることにより、発振周波数を変化させることができる電圧制御型の発振回路である。マイクロストリップラインＬ1 両端のコンデンサＣ1 ，Ｃ2 は、発振素子であるトランジスタＴＲ1 と共振器であるマイクロストリップラインＬ1 との結合が疎になるように接続し、これにより発振器の安定度を高めている。
【００１５】
マイクロストリップラインＬ1 は、多層基板の内層に形成されており、その両端のコンデンサＣ1 ，Ｃ2 は、マイクロストリップラインＬ1 が形成されている内層の電極パターンと、その他の部品が形成されている上層の電極パターンによって構成されている。Ｐ3 ，Ｐ4 は、コンデンサＣ1 ，Ｃ2 の容量調整用のパターンである。上層に形成されている部品としては、トランジスタＴＲ1 、バラクタダイオードＸ1 、トランジスタＴＲ1 のバイアス回路である抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 、バイパスコンデンサＣ3 ，Ｃ4 、バラクタダイオードＸ1 のバイアス回路であるバイパスコンデンサＣ5 ，Ｃ6 、チョークコイルＱ3 ，Ｑ4 がある。
【００１６】
Ｌ2 はトランジスタＴＲ1 のエミッタ−コレクタ間容量となる容量性スタブであり、Ｐ2 はその調整用パターンである。さらに、内層のマイクロストリップラインＬ1 はＵ字状に屈曲した形状をしており、その上層部には、周波数調整用のパターンＰ1 が形成されている。なお、Ｃ01はＲＦ接地用コンデンサであり、Ｃ02は信号出力用のコンデンサである。
【００１７】
本発振器は、コルピッツ型と呼ばれる回路形式である。一般に、マイクロ波発振器においては、使用している部品の特性のバラツキ、パターン形成時の製造バラツキなどによって、実際に製作された発振器は設計値に対してある範囲でばらつく。そこで、発振周波数の調整が必要となる。以下、本発振器の調整方法について説明する。
【００１８】
まず、本例において、発振トランジスタへの発振信号帰還量は、トランジスタのベース−エミッタ間内部容量と、エミッタ−コレクタ間の容量となる容量性スタブＬ2 によって決定される。よって、調整用のパターンＰ2 を容量性スタブＬ2 へ接続することによって、発振信号帰還量の調整を行うものである。
【００１９】
また、マイクロストリップラインＬ1 の両端のコンデンサＣ1 ，Ｃ2 は発振器の安定度を向上させるための容量であり、この容量値は調整用パターンＰ3 ，Ｐ4 によって調整するようになっている。
【００２０】
さらに、発振周波数を所望の値に調整するためには、調整用パターンＰ1 を利用する。発振周波数は共振器であるマイクロストリップラインＬ1 の長さで変化させることができるが、調整用パターンＰ1 を、図３に示すように、接続電極Ｈ1 （半田付け）を用いて、接続することによって、マイクロストリップラインＬ1 が、Ｕ字曲線の内側において（Ｕ字状の対向部分において）小容量で結合した状態になり、見かけ上の長さが短く見える。これにより、発振器の発振周波数を変化させ、所望の発振周波数へ調整することができる。
【００２１】
調整用パターンＰ1 を、一箇所だけでなく、図示の如く複数個接続することにより、さらにマイクロストリップラインＬ1 の見かけ上の長さを短く見せることができ、調整の可変範囲を大きくとることができる。一方、調整による発振周波数の変化の感度が高すぎると、調整の可変範囲は大きくても所望の発振周波数に調整するのが困難になるが、本例の場合、見かけ上の長さが短くなるといっても、調整用パターンＰ1 とマイクロストリップラインＬ1 との間は、基板の層間を用いた小さな容量で接続されているだけであるため、調整用パターンＰ1を接続することによる発振周波数の可変量が必要以上に大きくならないように設計されている。
【００２２】
このように、マイクロストリップライン共振器を基板の内層に形成し、その両端のコンデンサは基板層間のパターン間容量を利用して形成する。このような構成とすることにより、任意の小容量のコンデンサが精度よく、低価格できることになる。共振器端のコンデンサは、発振器の安定度を向上させるために重要な素子であり、マイクロ波発振器においては周波数によってその容量は１ｐＦ以下の小さいものが必要になる。一般的に入手できるチップ部品のコンデンサでは、容量はあらかじめ決められたものしかなく、容量精度の高い部品は価格が高い。
【００２３】
それに対し、多層基板の電極間の容量を利用した例として、テフロン（登録商標）基板（比誘電率２．２）を用いて、層間の厚さを０．１２７ｍｍ（５ｍｉｌ）とした場合、パターン重なりの面積１ｍｍ平方あたりの容量は、約０．１５ｐＦである。容量の製作精度は層間の厚さとパターン精度で決まり、一般的なチップ部品よりも高精度が期待できる。また、任意の容量をつくりこむことができ、設計の自由度が向上する。
【００２４】
また、上記構成とすることにより、寄生の抵抗やインダクタンスが無視できる大きさとなる。すなわち、コンデンサ部に一般的なチップ部品を使用した場合、接続の電極が余計に必要になるため、マイクロ波帯においては、そのぶんの寄生のインダクタンスが発振器の設計上無視できない大きさになる。また、一般的なチップ部品の場合には、コンデンサに寄生の抵抗が含まれているために、その抵抗成分が共振器のＱ値を低下させて、発振器の特性を劣化させる原因になる。本発明の様に、基板層間を容量として利用した場合には、コンデンサはトランジスタやバラクタダイオードの接続電極を兼ねて直接つながっているために、寄生のインダクタンスは最小になっており、さらに寄生の抵抗成分も構造的にほとんど無い。このように、本構造は電気特性の向上を招来する。
【００２５】
更に、上記構成とすることにより、使用する部品の点数を減らすことができる。図１の例においては、発振に不可欠なトランジスタ、周波数可変のためのバラクタダイオードの他には、バイアス回路の抵抗とコンデンサのみで回路が構成できており、このことは製作コストの点で有利となる。
【００２６】
これら、マイクロストリップライン共振器を基板の内層に形成し、コンデンサは基板層間のパターン間容量を利用する、という構造は、上記のような利点があるが、この場合、マイクロストリップライン共振器のパターンに直接触れることはできなくなる。部品や基板のばらつきにより、発振器の発振周波数を、正確に所望の周波数に合致させることができない場合には、発振周波数調整作業が必要となるが、共振器であるマイクロストリップラインへ直接触れることができないため、本発明では、調整用に、新たにマイクロストリップライン共振器の上に調整用パターンを形成している。このように調整パターンを構成する利点は、調整の感度を任意に設計することが可能であるということである。
【００２７】
マイクロストリップラインへ直接触れて、共振器長を変化させて周波数調整を行った場合、調整により変化させた量が、すなわち共振器長の変化量であり、発振周波数の変動量である。しかし、本発明では、層間の小容量を介して共振器の見かけ上の長さを変化させることによって、発振周波数を変動させている。この場合、調整パターンの大きさによって、結合させる容量値を任意に設計できるので、調整による周波数の変動量を設計によって決定することができる。
【００２８】
図４は本発明の他の実施の形態の平面図であり、図１と同等部分は同一符号にて示している。本例では、等価回路は図２と同等である。図１の例では、周波数調整用パターンＰ1 ，容量調整用パターンＰ3 ，Ｐ4 、容量性スタブ調整用パターンの各々を、複数設けておき、調整の際に、適宜半田などにより接続する構成としているのに対して、本例では、これ等各調整用パターンを最初から、Ｉ1で示す如く接続しておき、調整に際して、必要なところまで適宜切断して開放状態とすることにより、調整を行うものである。
【００２９】
図５はコルピッツ型のプッシュ・プッシュ電圧制御発振回路に、本発明を適用した場合の多層基板上のパターン平面図であり、図６はその等価回路図である。図５、図６において、Ｌ11，Ｌ12はマイクロストリップライン、ＴＲ11，ＴＲ12はトランジスタ、Ｌ16，Ｌ17は各トランジスタのエミッタ端容量性スタブ、Ｃ14，Ｃ15，Ｃ19，Ｃ20はマイクロストリップラインの両端における結合容量、Ｘ11，Ｘ12はバラクタダイオード、Ｑ13〜Ｑ15はチョークコイル、Ｒ11〜Ｒ16は抵抗、Ｃ12〜Ｃ18はコンデンサを示している。
【００３０】
本例においても、先の実施の形態と同様に、調整用パターンＰ11，Ｐ12によりマイクロストリップラインＬ11，Ｌ12のみかけ上の長さの調整を行うことができる。また、調整用パターンＰ14〜Ｐ16によりコンデンサＣ14，Ｃ15の容量調整を行うことができ、調整パターンＰ18，Ｐ19により容量性スタブＬ16，Ｌ17の調整を行うことが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施例の形態の発振回路を多層基板上に形成した場合の平面パターン図である。
【図２】図１の発振回路の等価回路図である。
【図３】図１の実施の形態における発振周波数調整の一例を示す図である。
【図４】図１の実施の形態における発振周波数調整の他の例を示す図である。
【図５】本発明の他の実施の形態の発振回路を多層基板上に形成した場合の平面パターン図である。
【図６】図５の発振回路の等価回路図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ｐ1 〜Ｐ4   調整用パターン
Ｌ1 ，Ｌ2   マイクロストリップライン共振器
ＴＲ1   トランジスタ
Ｃ1 ，Ｃ2   結合容量
Ｘ1   バラクタダイオード
Ｒ1 〜Ｒ2   バイアス用抵抗
Ｃ3 〜Ｃ6   バイパスコンデンサ
Ｑ3 ，Ｑ4   チョークコイル
【図１】
2005151370.tif 000003
【図２】
2005151370.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005151370.tif 000007
【図６】
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