(57)【要約】【課題】高周波スプリアスを抑制することができるスプリアス抑制発振回路を提供する。【解決手段】水晶発振回路１１と、水晶発振回路１１の発振出力に含まれる所定の高調波出力に同調する複数段の同調回路１２、１３、１５、１６と、複数段の同調回路間を結合する結合コンデンサＣ４、Ｃ６、Ｃ９と、複数段の同調回路１２、１３、１５、１６のうち、最終段の同調回路１６と最終段の同調回路１６を結合する結合コンデンサＣ９との間に直列に接続されるデカップリング抵抗Ｒ７と、を備えるようにした。このように構成すると、最終段の同調回路１６を結合コンデンサＣ９のみにより結合する場合に比べて、高周波スプリアス成分に対するインピーダンスを大きくできるため、デカップリング抵抗Ｒ７により所定の高調波出力より周波数が高い高周波スプリアス成分を抑制することが可能になる。【選択図】図１
2007189286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を有し所定の周波数で発振する圧電発振回路と、前記圧電発振回路の発振出力
に含まれる所定の高調波出力に同調する複数段の同調回路と、前記複数段の同調回路間を
結合する結合コンデンサと、前記複数段の同調回路のうち、最終段の同調回路と該最終段
の同調回路を結合する結合コンデンサとの間に直列に接続されるデカップリング抵抗と、
を備え、前記デカップリング抵抗により所定の高調波出力より周波数が高い高周波スプリ
アスを抑制したことを特徴とする高周波スプリアス抑制逓倍発振回路。
【請求項２】
請求項１に記載の高周波スプリアス抑制逓倍発振回路において、前記複数段の同調回路
のうち、前記最終段の同調回路以外の同調回路間同士を結合する結合コンデンサに対して
デカップリング抵抗を直列に接続したことを特徴とする高周波スプリアス抑制逓倍発振回
路。
【請求項３】
請求項１に記載の高周波スプリアス抑制逓倍発振回路において、前記結合コンデンサの
うち、直流成分を遮断する必要のない結合コンデンサの代わりにデカップリング抵抗を用
いたことを特徴とする高周波スプリアス抑制逓倍発振回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波スプリアスを抑制するのに好適な高周波スプリアス抑制逓倍発振回路
に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報通信インフラの伝送速度の向上に伴い、クロック周波数源である発振器に対
する高周波化の要求が増々強くなっている。
周波数安定度の高い水晶発振器において、２００ＭＨｚ以上の高周波領域の出力を得る
には、オーバートーン発振回路、逓倍発振回路、ＰＬＬ発振回路等が一般的に用いられて
いる。
これらの発振回路のうち、電圧制御型発振器（以下、「ＶＣＯ」という）を用いたＰＬ
Ｌ発振回路は、所望の高周波領域にて発振するＶＣＯの出力をフィードバックし、ＶＣＯ
より低周波であるが周波数安定度の高い水晶発振器等の基準信号と位相比較器により位相
比較を行うことにより、高周波出力の安定度を保つという機構を備えている。しかしなが
ら、このようなＰＬＬ発振回路では、位相比較器により位相比較を行っているため、周波
数追従特性が劣化するという欠点があった。
またオーバートーン発振回路を用いた電圧制御型水晶発振器（以下、「ＶＣＸＯ」とい
う）の場合は、そのオーバートーン次数の二乗に比例して周波数の可変感度が劣化するた
め、周波数制御範囲を広くすることが困難であった。
そこで、周波数制御範囲を広くし、かつ良好な周波数追従特性を得ることができる発振
回路として逓倍方式を用いたＶＣＸＯが提案されている。
【０００３】
図４は逓倍方式を採用した従来の逓倍発振回路の一例を示した図である。
この図４に示す従来の逓倍発振回路は、逓倍方式を採用したＶＣＸＯであり、コルピッ
ツ型水晶発振回路１１の出力から、共振回路である同調回路１２、１３により所望の周波
数の出力だけを取り出して、次段のエミッタ接地増幅回路１４によって出力レベルを増幅
する。更に、共振回路である同調回路１５により所望の周波数の出力だけを取り出し、同
調回路１６により所望の周波数における出力インピーダンスを調整して出力端子（ＯＵＴ
）より出力するようにしている。なお、各回路の詳細な構成については後述する。
逓倍発振回路の先行文献としては特許文献１などがある。
【特許文献１】特開２００４−３２０４１３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図５は上記図４に示した逓倍発振回路のスプリアス特性を示した図である。
この図５に示すスプリアス特性は、図４に示した逓倍発振回路において３８．８８ＭＨ
ｚの発振出力を４逓倍して１５５．５２ＭＨｚの出力信号を出力したときの特性である。
この図５に示すように、従来の逓倍発振回路において１５５．５２ＭＨｚの出力信号を
出力した場合、１５５．５２ＭＨｚ近傍のスプリアスは比較的抑制されているが、１５５
．５２ＭＨｚより高い高周波スプリアスＳを十分に抑制することができないという欠点が
あった。
本発明はこのような点を鑑みてなされたものであり、高周波スプリアスを抑制すること
ができる高周波スプリアス抑制逓倍発振回路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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、圧電素子を有し所定の周波数で発振する圧電発振
回路と、前記圧電発振回路の発振出力に含まれる所定の高調波出力に同調する複数段の同
調回路と、複数段の同調回路間を結合する結合コンデンサと、複数段の同調回路のうち、
最終段の同調回路と最終段の同調回路を結合する結合コンデンサとの間に直列に接続され
るデカップリング抵抗と、を備えるようにした。このように構成すると、最終段の同調回
路を結合コンデンサのみにより結合する場合に比べて、高周波スプリアス成分に対するイ
ンピーダンスを大きくできるため、デカップリング抵抗により所定の高調波出力より周波
数が高い高周波スプリアス成分を抑制することが可能になる。
【０００６】
また本発明は、複数段の同調回路のうち、最終段の同調回路以外の同調回路間同士を結
合する結合コンデンサに対してデカップリング抵抗を直列に接続するようにした。このよ
うに構成すると、最終段の同調回路を結合する結合コンデンサに対してデカップリング抵
抗を直列に接続しただけでは高周波スプリアスを抑制することが出来ない場合でも高周波
スプリアスを確実に抑制することができるようになる。
また本発明は、結合コンデンサのうち、直流成分を遮断する必要のない結合コンデンサ
の代わりにデカップリング抵抗を用いるようにした。これにより、少ない部品点数で高周
波スプリアスを抑制する高周波スプリアス抑制逓倍発振回路を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の高周波スプリアス抑制逓倍発振回路の実施形態を説明する。
図１は本実施形態の高周波スプリアス抑制逓倍発振回路を示した図である。
この図１に示す高周波スプリアス抑制逓倍発振回路は逓倍方式を採用したＶＣＸＯであ
り、コルピッツ型水晶発振回路１１の出力から、同調回路１２と、同調回路１３により所
定の高調波周波数の出力だけを取り出し、次段のエミッタ接地増幅回路１４によって出力
レベルを増幅する。更に、同調回路１５により所望の周波数の出力だけを取り出し、最終
段の同調回路１６により所望の周波数における出力インピーダンスを調整して出力端子（
ＯＵＴ）より出力するようにしている。
コルピッツ型水晶発振回路１１は、発振用トランジスタＱ１のベースに抵抗Ｒ１、Ｒ２
から成るベースバイアス回路を接続する共に、ベースと接地との間に負荷容量の一部を担
うコンデンサＣ１、Ｃ２との直列回路を接続する。更に、この直列回路の接続中点をトラ
ンジスタＱ１のエミッタとエミッタ抵抗Ｒ３との接続点に接続する。また水晶振動子Ｙ１
の一端をトランジスタＱ１のベースに接続し、他端を接地する。
【０００８】
同調回路１２は、インダクタＬ１とコンデンサＣ３とを並列接続した共振回路であり、
コルピッツ型水晶発振回路１１の出力端である発振用トランジスタＱ１のコレクタに接続
される。同調回路１２は結合コンデンサＣ４を介して同調回路１３に接続される。
同調回路１３は、インダクタＬ２とコンデンサＣ５とを並列接続した共振回路であり、
結合コンデンサＣ６を介してエミッタ接地増幅回路１４のベースに接続される。
エミッタ接地増幅回路１４は、バッファ回路として機能しており、増幅用トランジスタ
Ｑ２のベースに抵抗Ｒ４、Ｒ５から成るベースバイアス回路を接続すると共に、トランジ
スタＱ２のエミッタと接地との間にバイアス抵抗Ｒ６とバイパスコンデンサＣ７とを接続
して高周波的に接地するようにしている。
【０００９】
同調回路１５は、インダクタＬ３とコンデンサＣ７とを並列接続した共振回路であり、
エミッタ接地増幅回路１４の出力端である増幅用トランジスタＱ２のコレクタに接続され
る。
同調回路１６は、インダクタＬ４と並列にコンデンサＣ１０、Ｃ１１の直列回路を接続
して構成されており、この直列回路の接続中点より出力を取りだし、出力インピーダンス
が所望の周波数において出力端側とのインピーダンスマッチングが取れるよう調整してい
る。
同調回路１２と同調回路１３とを結合している結合コンデンサＣ４、及び同調回路１３
とエミッタ接地増幅回路１４とを結合している結合コンデンサＣ６には、例えば数ｐＦ程
度の小さな容量値が選択されており、所望の高周波数帯における各回路間の影響を極力抑
えるよう各回路間を疎結合している。電源ＶｃｃはコンデンサＣ１２により高周波的に接
地されている。
そして、本実施形態では、同調回路１５と最終段の同調回路１６との間を、カップリン
グの役割を担う結合コンデンサＣ９とデカップリングの役割を担うデカップリング抵抗Ｒ
７との直列回路１７により結合するようにしている。
【００１０】
直列回路１７の結合コンデンサＣ９は、同調回路１５との結合の強さを調整する役割と
、トランジスタＱ２のコレクタ電流が最終段の同調回路１６側に流れこまないように直流
を遮断する役割を担っている。同調回路１５と同調回路１６の結合が強すぎると、即ち同
調回路１５と同調回路１６とが密に結合すると異常発振等の現象が発生し易くなるため、
１５５．５２ＭＨｚ程度の周波数では数ｐＦ程度に設定していた。しかし、結合コンデン
サＣ９のインピーダンスは１／（ｊ２πｆｃ）であることから、結合コンデンサＣ９は高
周波になる程、インピーダンスが小さくなる。但し、ｆは周波数、ｃキャパシタンス、ｊ
は虚数である。この結果、高周波スプリアス成分が通り易くなり、高周波スプリアス成分
が出力されていることがわかった。特に、近年トランジスタの利得帯域幅積も高くなって
いるため、このような現象が問題となっていた。
【００１１】
そこで、本実施形態では、同調回路１５と同調回路１６との間を結合コンデンサＣ９と
デカップリング抵抗Ｒ７との直列回路１７により接続した。このように構成すると、最終
段の同調回路１６を結合コンデンサＣ９のみにより結合する場合に比べて、高周波スプリ
アス成分に対するインピーダンスを大きくできるため、デカップリング抵抗Ｒ７の抵抗値
と結合コンデンサＣ９の容量値を適宜設定すれば、同調回路１５と同調回路１６との間の
結合を適正に保ちつつ、デカップリング抵抗Ｒ７により、逓倍発振回路の出力信号より高
い周波数の高周波スプリアス成分を抑制することができるようになる。
【００１２】
図２は本実施形態の高周波スプリアス抑制逓倍発振回路のスプリアス特性を示した図で
あり、図５に示した逓倍発振回路のスプリアス特性に比べて、高周波側のスプリアス成分
を大幅に抑制できることがわかる。
また、本実施形態の高周波スプリアス抑制逓倍発振回路では、複数段ある同調回路１２
、１３、１５、１６のうち、最終段にある同調回路１６を結合する結合コンデンサＣ９に
対してのみデカップリング抵抗Ｒ７を直列に接続したが、高周波スプリアスを十分に抑制
することが出来ない場合は、最終段の同調回路１６以外の同調回路１２、１３、１５を結
合する結合コンデンサＣ４、Ｃ６の何れか一方又は両方にデカップリング抵抗Ｒ７を直列
に接続するようにしても良い。このように構成すると高周波スプリアスを確実に抑制する
ことができる。
また、結合コンデンサＣ４、Ｃ６、Ｃ９のうち、直流成分を遮断する必要のない、例え
ば結合コンデンサＣ４の代わりにデカップリング抵抗を用いて結合するようにしても良い
。このように構成すれば、結合コンデンサＣ４が不要になる分だけ部品点数を削減するこ
とができる。
【００１３】
図３は、本実施形態の高周波スプリアス抑制逓倍発振回路の他の構成例を示した図であ
る。
この図３に示す高周波スプリアス抑制逓倍発振回路は逓倍方式を採用したＶＣＸＯであ
り、コルピッツ型水晶発振回路２１の出力を、次段のエミッタ接地増幅回路２２により出
力レベルを増幅している。そして、このエミッタ接地増幅回路２２の出力を、同調回路２
３と同調回路２４とにより所定の高調波周波数の出力だけを取り出し、更に次段のエミッ
タ接地増幅回路２５によって出力レベルを増幅する。更に同調回路２６により所望の周波
数の出力だけを取り出し、最終段の同調回路２７により所望の周波数における出力インピ
ーダンスを調整して出力端子（ＯＵＴ）より出力している。
【００１４】
コルピッツ型水晶発振回路２１は、発振用トランジスタＱ１１のベースに抵抗Ｒ１１、
Ｒ１２から成るベースバイアス回路を接続すると共に、ベースと接地との間に負荷容量の
一部を構成するコンデンサＣ１１、Ｃ１２との直列回路を接続する。この直列回路の接続
中点をトランジスタＱ１１のエミッタとエミッタ抵抗Ｒ１４との接続点に接続する。また
発振用トランジスタＱ１１のコレクタにはコレクタ抵抗Ｒ１３を接続するようにしている
。また水晶振動子Ｙ１の一端をトランジスタＱ１のベースに接続し、他端を接地する。ま
た水晶振動子Ｙ１の一端をトランジスタＱ１１のベースを接続し、他端を接地する。
そして、このようなコルピッツ型水晶発振回路１１を結合コンデンサＣ１３を介してエ
ミッタ接地増幅回路２２に接続するようにしている。
【００１５】
エミッタ接地増幅回路２２は、バッファ回路として機能しており、増幅用トランジスタ
Ｑ１２のベースに抵抗Ｒ１５、Ｒ１６から成るベースバイアス回路を接続すると共に、ト
ランジスタＱ１２のエミッタと接地との間にバイアス抵抗Ｒ１７とバイパスコンデンサＣ
１５とを接続して高周波的に接地している。
また増幅用トランジスタＱ１２のコレクタには、同調回路２３を接続している。
同調回路２３は、インダクタＬ１１とコンデンサＣ１４とを並列接続した共振回路によ
り構成し、結合コンデンサＣ１６を介して同調回路２４に接続する。
同調回路２４は、インダクタＬ１２と並列にコンデンサＣ１７、Ｃ１８の直列回路を接
続して構成されており、この直列回路の接続中点に次段のエミッタ接地増幅回路２５を接
続する。
【００１６】
エミッタ接地増幅回路２５は、増幅用トランジスタＱ１３のベースに抵抗Ｒ１８、Ｒ１
９から成るベースバイアス回路を接続すると共に、トランジスタＱ１３のエミッタと接地
との間にバイアス抵抗Ｒ２０とバイパスコンデンサＣ２０を接続して高周波的に接地して
いる。また増幅用トランジスタＱ１２のコレクタには同調回路２６を接続している。
同調回路２６は、インダクタＬ１３とコンデンサＣ１９とを並列接続した共振回路であ
り、結合コンデンサＣ２１とデカップリング抵抗Ｒ２１との直列回路２８を介して同調回
路２７に接続される。
同調回路２７は、インダクタＬ１４と並列にコンデンサＣ２２、Ｃ２３の直列回路を接
続して構成されており、この直列回路の接続中点より出力を取りだし、出力インピーダン
スが所望の周波数において出力端側とのインピーダンスマッチングが取れるよう調整して
いる。
【００１７】
コルピッツ型水晶発振回路２１とエミッタ接地増幅回路２２とを結合している結合コン
デンサＣ１３、及び同調回路２３と同調回路２４とを結合している結合コンデンサＣ１６
は、例えば数ｐＦ程度の小さな容量値が選択されており、所望の高周波数帯における各回
路間の影響を極力抑えるよう各回路間を疎結合している。電源ＶｃｃはコンデンサＣ２４
により高周波的に接地されている。
そして、このような本実施形態の高周波スプリアス抑制逓倍発振回路においても、同調
回路２６と最終段の同調回路２７との間を結合コンデンサＣ２１とデカップリング抵抗Ｒ
２１との直列回路２８により結合するようにした。
従って、この場合も従来の最終段の同調回路２７を結合コンデンサＣ２１のみにより結
合する場合に比べて、高周波スプリアス成分に対するインピーダンスを大きくできるため
、デカップリング抵抗Ｒ２１の抵抗値と結合コンデンサＣ２１の容量値を適宜設定すれば
、同調回路２６と同調回路２７との間の結合を適正に保ちつつ、高周波スプリアス成分を
抑制することが可能になる。
【００１８】
また、この場合も最終段の同調回路２７を結合する結合コンデンサＣ２１に対してデカ
ップリング抵抗Ｒ２１を直列に接続したが、高周波スプリアスを十分に抑制することが出
来ない場合は、最終段の同調回路１６以外の同調回路２３と同調回路２４を結合する結合
コンデンサＣ１６にデカップリング抵抗を直列に接続するようにしても良い。このように
構成すると高周波スプリアスを確実に抑制することができる。
なお、近年、逓倍方式のＶＣＸＯにおいては、所望の高周波成分を得る同調回路にＳＡ
Ｗフィルタを使用したものなども提案されているが、設計変更の自由度やコスト面を考慮
すると、ＳＡＷフィルタよりも本実施形態に示したようなコイルとコンデンサ等による同
調回路を採用した方が有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の高周波スプリアス抑制逓倍発振回路の構成例を示した図。
【図２】本実施形態の高周波スプリアス抑制逓倍発振回路のスプリアス特性を示した図。
【図３】本実施形態の高周波スプリアス抑制逓倍発振回路の他の構成例を示した図。
【図４】従来の逓倍発振回路の一例を示した図。
【図５】従来の抑制逓倍発振回路のスプリアス特性を示した図。
【符号の説明】
【００２０】
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４…インダクタ、Ｑ１、Ｑ１
１…発振用トランジスタ、Ｑ２、Ｑ１２、Ｑ１３…増幅用トランジスタ、Ｙ１…水晶振動
子、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ５、Ｃ７、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１４、Ｃ１７、Ｃ１９
、Ｃ２２、Ｃ２４…コンデンサ、Ｃ４、Ｃ６、Ｃ９、Ｃ１３、Ｃ１６、Ｃ２１…結合コン
デンサ、Ｃ７、Ｃ１５、Ｃ２０…バイパスコンデンサ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ１１
、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１８…抵抗、Ｒ１３…コレクタ抵抗、Ｒ３、Ｒ１４…エミッタ抵抗
、Ｒ６、Ｒ１７、Ｒ２０…バイアス抵抗、Ｒ７、Ｒ２１…デカップリング抵抗、１１、２
１…コルピッツ型水晶発振回路、１２、１３、１５、１６、２３、２４、２６、２７…同
調回路、１４、２２、２５…エミッタ接地増幅回路、１７、２８…直列回路
【図１】
2007189286.tif 000003
【図２】
2007189286.tif 000004
【図３】
2007189286.tif 000005
【図４】
2007189286.tif 000006
【図５】
2007189286.tif 000007