(57)【要約】記載されているのは、各々が直角位相負荷（ＺＩ， ＺＱ）に結合されるべきフィルタ出力部（Ｏ１， Ｏ２）を持つ少なくとも２つのカスケード接続されるフィルタ（２， ３）を有する直角位相高周波リング発振器（１）であり、前記２つのフィルタ（２， ３）の各々が、前記フィルタ出力部（Ｏ１， Ｏ２）と前記直角位相負荷（ＺＩ， ＺＱ）との間に結合される絶縁増幅器（Ｔ５乃至Ｔ８）を有する直角位相高周波リング発振器（１）である。好都合なことに、前記絶縁増幅器は、ＧＨｚ帯において発振する当該発振器の発振核心部と前記直角位相負荷との間にバッファを形成し、故に、出力の周波数及び振幅は前記負荷によってあまり影響を及ぼされない。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が負荷に結合されるべきフィルタ出力部を持つ少なくとも２つのカスケード接続されるフィルタを有する直角位相高周波リング発振器であり、少なくとも前記２つのフィルタが、前記フィルタ出力部と前記負荷との間に結合される絶縁増幅器を有することを特徴とする直角位相高周波リング発振器。
【請求項２】
請求項１に記載の直角位相高周波リング発振器であり、前記絶縁増幅器が、半導体回路を有することを特徴とする直角位相高周波リング発振器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の直角位相高周波リング発振器であり、前記半導体回路が、誘導性リアクタンスとして設けられていることを特徴とする直角位相高周波リング発振器。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の直角位相高周波リング発振器であり、前記フィルタが、相互コンダクタンス回路を有することを特徴とする直角位相高周波リング発振器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の直角位相高周波リング発振器であり、前記フィルタが、差動式のバイポーラ、ＣＭＯＳ及び／又はＮＭＯＳの半導体を具備することを特徴とする直角位相高周波リング発振器。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の直角位相高周波リング発振器であり、前記負荷が、直角位相負荷であることを特徴とする直角位相高周波リング発振器。
【請求項７】
例えば、衛星の受信機のフロントエンド部又はブロードキャスト装置、周波数変換器、及び例えば光学式伝送のフロントエンド部である伝送装置のような通信装置であり、各々が負荷に結合されるべきフィルタ出力部を持つ少なくとも２つのカスケード接続されるフィルタを有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の直角位相高周波リング発振器を持つ通信装置であって、前記２つのフィルタの各々が、前記フィルタ出力部と前記負荷との間に結合される絶縁増幅器を有することを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各々が負荷に結合されるべきフィルタ出力部を持つ少なくとも２つのカスケード接続されるフィルタを有する直角位相高周波リング発振器（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ＨＦ ｒｉｎｇ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）に関する。
【０００２】
本発明はまた、例えば、衛星（ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）の受信機のフロントエンド部又はブロードキャスト装置、周波数変換器、及び例えば光学式伝送のフロントエンド部である伝送装置のような通信装置であり、各々が負荷に結合されるべきフィルタ出力部を持つ少なくとも２つのカスケード接続されるフィルタを有する直角位相高周波リング発振器を持つ通信装置にも関する。
【０００３】
【従来の技術】
斯様な直角位相高周波発振器は、国際特許出願公開第ＷＯ９５／０１６７１号（米国特許ＵＳ−Ａ−５，９４９，２９５）から既知である。この既知の発振器は、各々がコレクタ接地回路において動作されるトランジスタにより実施される能動負荷を持つ差動増幅器の形で周波数依存フィルタ段を有する完全にモノリシックに統合される可制御リング発振器である。各能動負荷は、寄生容量及び相互接続容量並びにことによると集中／内部付加容量（ｌｕｍｐｅｄ／ｉｎｔｅｒｎａｌｌｙ ａｄｄｅｄ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｓ）を伴うリング発振器の周波数依存素子を形成するインダクタンスを表す。更に、フィルタ段内の適当な電圧源及び電流源は、このようにして実現されるバンドパスフィルタの中心周波数を同調させるために用いられる。ここで、直角位相フィルタの出力信号は、各々差動増幅器のトランジスタのベース端子及びコレクタ端子から引き出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
既知の高周波発振器の不利な点は、実質的に発振器の周波数に影響を及ぼすことなしに、発振を始めること及びとりわけ適当な負荷で負荷をかけられる場合に発振器の同調周波数における発振を維持することが、可能ではない、又は少なくとも十分に正確には可能ではないことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
それ故、本発明の目的は、とりわけ、なんらかの回路により電気的に負荷をかけられる場合に、出力の周波数及び振幅が十分に安定している直角位相高周波リング発振器を提供することにある。
【０００６】
この目的に対して、本発明による直角位相高周波リング発振器は、少なくとも２つのフィルタの各々が負荷に結合されるべき絶縁増幅器を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明による直角位相高周波リング発振器の利点は、絶縁増幅器が、バッファとして働き、該発振器の核心部（ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ ｃｏｒｅ）又は発振感応部（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｐａｒｔ）自体から該発振器の負荷を絶縁することにある。このことは、事実上、前記発振器の出力の周波数及び直角位相出力の振幅の両方が、該発振器に負荷をかけることによる影響をあまり及ぼされないことを意味する。結果として、前記発振器は、より高く、あまり抑制されない周波数で発振することが出来るようになる。更に、集中容量／内部付加容量を完全に省くことすら可能であり、故に、前記発振器の実現において通常含まれる半導体の寄生性の統合される静電容量、即ち相互接続容量及び素子の寄生容量が、該発振器において使用される唯一の静電容量である。その場合に、このことは、本発明による発振器の実現において付加される前記の静電容量を節減する。その上、同調は、前記発振器の出力部の負荷回路によって重大に影響を及ぼされないことから、同調は、あまり厳しくなく、より効果的に正確に行われ得る。
【０００８】
本発明による直角位相高周波リング発振器の実施例は、絶縁増幅器が統合し易い半導体回路を有するという特徴を持つ。
【０００９】
本発明による直角位相高周波リング発振器の他の実施例は、半導体回路が誘導性リアクタンスを具備することを特徴とする。
【００１０】
この実施例の利点は、絶縁増幅器を形成する半導体と同じ半導体が同時に誘導性リアクタンスを実現するために使用され得ることにある。このように、前記半導体の回路は一人二役をし、このことは、更に一層統合するために構成要素の数を減らす。
【００１１】
本発明による直角位相高周波リング発振器の統合し易い実施例は、フィルタが相互コンダクタンス回路を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明による直角位相高周波リング発振器の更に他の実施例は、フィルタが、共通の差動式のバイポーラ、ＣＭＯＳ及び／又はＮＭＯＳの半導体を具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明による直角位相高周波リング発振器の別のより特定の実施例は、負荷が直角位相負荷であることを特徴とする。両出力が加算されず、負荷が直角位相負荷である場合がそうである。
【００１４】
以下に、添付図を参照しながら、本発明による直角位相高周波リング発振器及び通信装置をそれらの付加的な利点と共に更に説明する。ここで、同様の構成要素は同一参照符号によって参照されている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、直角位相高周波リング発振器１の主なアーキテクチャを示している。発振器１は、制御入力部、とりわけ、負荷ＺＩ及びＺＱにより負荷をかけられる直角位相発振器出力信号ＶＩ並びにＶＱの周波数及び振幅各々を制御するための電流制御入力部Ｉｔｕｎｅ及びＩｌｅｖｅｌを持つ。出力信号ＶＩとＶＱとが加算される場合には、負荷は非直角位相負荷となるであろう。記載されている事例においては、負荷は直角位相負荷として検討されているが、前記負荷は非直角位相負荷を形成するために容易に加算され得る。斯様な発振器は、例えば衛星などに対する高周波（ＨＦ）受信機、送信機、送受信機、発振器、電話機、及びとりわけデジタル光伝送装置である光学式インタフェースなどの伝送装置などの通信装置における使用のために、例えばミクサ、位相検出器、分周器、フロントエンド回路、クロックリカバリ回路、周波数変換回路などに転送し、それらにより負荷をかけるためのＧＨｚ周波数帯の出力信号を供給する。専門家市場及び消費者市場の両方において低電力消費を犠牲にして限られたチップ面積において生成される発振器出力周波数をより高くすること及びコストを低くすることを目指す明らかな傾向がある。直角位相発振器出力信号に負荷をかけること及び該信号によって結合することは、発振器出力の振幅、同調、安定性の十分性に関して問題を生じる。
【００１６】
図２は、同等の直角位相差動セクションのカスケード接続において２つのフィルタ２及び３を有する十分に統合された直角位相高周波リング発振器１を示している。各セクションは、各々差動式の半導体の対Ｔ１及びＴ２並びにＴ３及びＴ４に対する接地された下部（ｔａｉｌ）電流源Ｉｌｅｖｅｌを有する。主流路（ｍａｉｎ ｓｔｒｅａｍ ｐａｔｈ）、即ち半導体Ｔ１乃至Ｔ４の各々のコレクタ・エミッタ間経路は、コレクタ接地（エミッタフォロワ）半導体Ｔ５乃至Ｔ８を有する。半導体Ｔ５乃至Ｔ８の各々のベースと供給端子ＶＣＣとの間に結合されるベースインピーダンスＲｔｕｎｅは、Ｔ５乃至Ｔ８のコレクタにおける発振器出力信号ＶＩ及びＶＱの周波数を同調させることが出来る。コレクタインピーダンスＲＣは、Ｔ５乃至Ｔ８のコレクタと供給端子ＶＣＣとの間に結合される。出力は、半導体Ｔ５乃至Ｔ８のコレクタからとられる。このように半導体Ｔ５乃至Ｔ８は、発振器半導体Ｔ１乃至Ｔ４の発振感応主流路から直角位相出力部を絶縁する。各セクション２又は３は９０°の位相反転を供給し、第２フィルタセクション３から第１フィルタセクション２へのフィードバックパスは反転を実現し、故に、リング発振器１は、ＧＨｚの発振出力信号を生成するために全体として３６０°位相反転を供給する。この直角位相発振器１のあらゆる他の基本機能及び計算の詳細は、本明細書に参照により盛り込まれる米国特許ＵＳ−Ａ−５，９４９，２９５において見出され得る。
【００１７】
図３は、図２の発振器１の基本的な、所謂動作モデルを示している。図３においてｇｍで示されているブロックは相互コンダクタンスであり、前記相互コンダクタンスに対して、電流Ｉｌｅｖｅｌは入力であり、電圧ＶＩ及びＶＱは出力である。−１は１８０°の位相反転を示している。フィルタ出力部Ｏ１及びＯ２においてＲは、フィルタセクションの抵抗損を表し、Ｃは、図２の半導体の寄生容量を含む図２の静電容量Ｃを表し、Ｌは、可制御半導体Ｔ５及びＴ６並びにＴ７及びＴ８によって擬されるインダクタンスを表す。この図は、フィルタ出力部Ｏ１及びＯ２から得られる発振器出力信号ＶＩ及びＶＱが、ＧＨｚの発振器信号が生成される敏感な発振器の核心部からバッファされ、絶縁されることを示している。ＲＣ＝５０Ω、Ｒｔｕｎｅ＝５ｋΩ、Ｉｌｅｖｅｌ＝４ｍＡという直角位相負荷条件においては、３０ＧＨｚのトランジスタ遷移振動数（ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を持つプロセスを用いる、１１５ｍＶピークのシミュレートされたバッファ出力電圧における発振器のシミュレートされた出力周波数が１４．７７７ＧＨｚであった。
【００１８】
図４は、直角位相高周波発振器１の第２実施例を示しており、この第２実施例においては、ＲｔｕｎｅがＲｂａｓｅに固定され、出力周波数電圧同調（ｏｕｔｐｕｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｖｏｌｔａｇｅ ｔｕｎｉｎｇ）が、図示されているような半導体Ｔ１乃至Ｔ４の主流路に結合されるバリキャップＶ１及びＶ２並びにＶ３及びＶ４の逆向き直列接続によって達成される。ＶＩ及びＶＱにおける直角位相出力は、半導体Ｔ５乃至Ｔ８により発振器１の発振感応部から絶縁される。
【００１９】
図５は、直角位相高周波発振器１の第３実施例を示しており、この第３実施例においては、同調が、半導体Ｔ１乃至Ｔ４の主流路と電力供給線ＶＣＣとの間に結合されるＩｔｕｎｅによって行われる。この場合もＶＩ及びＶＱにおける直角位相出力は、半導体Ｔ５乃至Ｔ８により発振器１の発振感応部から絶縁される。
【００２０】
図６は、直角位相高周波発振器１の好ましい第４実施例を示しており、この第４実施例においては、前に挙げた実施例において開示されているようにＴ１及びＴ５、Ｔ２及びＴ６、Ｔ３及びＴ７並びにＴ４及びＴ８をカスコード接続する代わりに、これらの半導体は、敏感な発振器の核心部に対して、もはやカスコード接続されずに、統合された付加的なコンデンサＣａｃを介して交流結合される。前記交流結合のため、この実施例は拡張された同調範囲を持つ。更に、ＶＣＣ電圧において略々Ｖｂｅ−（Ｉｌｅｖｅｌ＊Ｒｌｏａｄ／２）節減する低電圧構成であるが、上記の利点と同じ利点を持つ。更に、この第４実施例は、随意に変化するＲｂａｓｅ又はコンデンサＣとは別に、Ｔ５乃至Ｔ８のエミッタ各々と接地との間に結合されるＩｔｕｎｅを用いて発振周波数を変えることが出来ることから、付加的な同調可能性を可能にする。このアーキテクチャは、接地に対するＩｔｕｎｅの付加的な結合を持ち、それ故、上記の他の実施例より電流効率は悪い。
【００２１】
半導体Ｔ１乃至Ｔ８は、統合される差動式のバイポーラ、ＣＭＯＳ及び／又はＮＭＯＳの半導体であっても良い。更に、直角位相高周波リング発振器１のあり得る実際の実施例においては、差動式又は非差動式のいずれか一方の形で上記のようになんらかの絶縁増幅器を持ちながら、３つ以上のカスケード接続されるフィルタセクション２及び３を所望に応じて適用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術の直角位相高周波リング発振器の主なアーキテクチャを示す。
【図２】本発明による直角位相高周波リング発振器の第１実施例を示す。
【図３】図２の発振器の所謂動作モデルを示す。
【図４】本発明による直角位相高周波リング発振器の第２実施例を示す。
【図５】本発明による直角位相高周波リング発振器の第３実施例を示す。
【図６】本発明による直角位相高周波リング発振器の第４実施例を示す。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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