(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成した線路と該基板上に搭載するチップ部品とを含む共振回路と、該共振回路に接続され、該共振回路の共振信号を増幅する増幅回路とから成る所定の発振周波数の発振器の製造方法であって、
前記共振回路に設ける前記チップ部品のインピーダンスを選別しておく工程と、
前記基板に前記共振回路の線路が形成された状態で、前記線路のインピーダンスを測定する工程と、
前記線路のインピーダンスに応じて、前記所定の発振周波数を得るに要するインピーダンスを有するチップ部品をインピーダンスにより選別された前記チップ部品から選択して前記基板上に搭載する工程、
とから成る発振器の製造方法。
【請求項２】
前記基板を、前記共振回路と前記増幅回路とからなる発振回路の構成領域が複数配置された集合基板とし、当該集合基板の状態で、前記線路のインピーダンスを測定する工程と、前記チップ部品を搭載する工程とを実行する請求項１に記載の発振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高周波回路に用いられる発振器とその製造方法、および発振器を備えた通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マイクロ波帯等の高周波回路における発振器は、基板上に形成したマイクロストリップライン等の線路と容量素子等のチップ部品とによって共振回路を設け、その共振回路の共振信号を増幅する増幅回路を設けることによって構成している。
【０００３】
このように、基板上に部品を搭載して発振回路を構成し、パッケージ化した従来の発振器においては、先ず、複数の発振器を構成するための集合基板のそれぞれの発振回路構成領域に電極パターンを形成し、チップ部品を搭載し、リフローソルダリングを行った後、その基板を各発振回路領域ごとに分割し、続いて、分割した各基板ごとに発振周波数の調整を行い、金属カバーを取りつけることによて製品としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように基板上に形成したマイクロストリップライン等の線路を共振回路に用いる従来の発振器においては、その線路のインピーダンス（特にインダクタンス）にばらつきが生じ、また上記線路と共に共振回路を構成するチップコンデンサ等のチップ部品のインピーダンスにもばらつきがあるため、発振器の発振周波数は、設計値を中心として上下にばらつきが生じる。そのため、従来は上記基板上の線路をトリミングして、所定の発振周波数が得られるように調整する工程が必須となっていた。その結果、次のような問題が生じていた。
【０００５】
周波数調整のために時間を要し、生産時間が長くなってコストアップとなる。レーザートリミングを行う場合に、高価なレーザートリミング装置を必要とする。また、レーザートリミングに長時間を要すれば、線路が炭化して共振器のＱが劣化し、Ｃ／Ｎ特性等の発振器としての特性が劣化する。
さらに、トリミングのための電極ランドが必要となり、全体の小型化が困難となる。
【０００６】
この発明の目的は、上述の問題を解消して、生産時間を短縮化し、電気的特性を劣化させず、小型且つ低コスト化を図った発振器、その製造方法、および発振器を備えた通信装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の発振器の製造方法に係る発振器は、基板上に形成した線路と該基板上に搭載するチップ部品とを含む共振回路と、該共振回路に接続され、該共振回路の共振信号を増幅する増幅回路とから成り、共振回路に設けるチップ部品のインピーダンスを選別しておく工程と、基板に共振回路の線路が形成された状態で、線路のインピーダンスを測定する工程と、前記線路のインピーダンスに応じて、所定の発振周波数を得るに要するインピーダンスを有するチップ部品をインピーダンスにより選別されたチップ部品から選択して前記基板上に搭載する工程とによって所定発振周波数の発振器を製造する。
【０００８】
このように、基板上に形成した線路のインピーダンスに応じて、所定の発振周波数を得るに要するインピーダンスを有するチップ部品を選別して搭載することにより、線路のトリミングを行うことなく、所定の発振周波数で発振する発振器が製造できる。そのため、周波数調整のための調整時間が不要となり、トリミング装置自体が不要となり、レーザートリミング等による電気的特性の劣化がなく、さらに周波数調整のための電極ランド等を予め設けておく必要がないため、全体に小型化が図れる。
【０００９】
また、この発明の発振器の製造方法は、前記基板を、前記共振回路と前記増幅回路とからなる発振回路の構成領域が複数配置された集合基板とし、当該集合基板の状態で、前記線路のインピーダンスを測定する工程と、前記チップ部品を搭載する工程とを実行する。このように集合基板の状態で各発振回路の構成領域内の線路のインピーダンスに応じたチップコンデンサ等のチップ部品を個々に選択搭載することによって、線路のインピーダンスの測定を個別の部品の状態で行う必要がなく、インピーダンス測定が容易となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態である電圧制御発振器の製造方法について図１および図２を参照して説明する。
図１において１は共振回路であり、マイクロストリップ線路Ｌ１、チップコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３、バラクタダイオードＶＤ、マイクロストリップ線路Ｌ２およびバイパスコンデンサＣｐから構成している。
【００１３】
Ｑ１は発振用トランジスタであり、そのコレクタをバイパスコンデンサＣｐで高周波的に接地し、Ｑ１のエミッタと接地との間に抵抗Ｒ４およびコンデンサＣ４を設けている。また、Ｑ１のエミッタとベースとの間にコンデンサＣ５を接続している。Ｑ１のコレクタはＣｐで高周波的に接地されているため、Ｑ１のコレクタとベースとの間に上記共振回路１が等価的に接続されていることになる。これにより変形コルピッツ型発振回路を構成している。
【００１４】
抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３はトランジスタＱ１，Ｑ２のベースバイアス回路を構成している。Ｑ２はバッファ用トランジスタであり、Ｑ２のコレクタにマイクロストリップ線路Ｌ３を介して電源電圧を印加し、さらにＱ２のエミッタとＱ１のコレクタとの間にマイクロストリップ線路Ｌ４を接続し、Ｑ１のエミッタの信号をコンデンサＣ６を介してＱ２のベースに入力している。そして、このトランジスタＱ２のコレクタからコンデンサＣ７を介して発振信号を出力するようにしている。
【００１５】
コントロール電圧端子から印加されるコントロール電圧に応じてバラクタダイオードＶＤの容量が変化するため、共振回路１の共振周波数、すなわち発振器の発振周波数は、コントロール電圧によって制御されることになる。このコントロール電圧に対する発振周波数の可変範囲は、バラクタダイオードＶＤの印加電圧変化に対する静電容量変化の特性と、Ｌ１，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の値によって定まる。後述するように、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３およびＶＤ等が基板上にまだ搭載されていない状態で、マイクロストリップ線路Ｌ１のインピーダンス（特にインダクタンス）を測定し、その値に応じて、所定の共振周波数で共振させるのに要するキャパシタンスを備えたチップコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３およびバラクタダイオードＶＤを選択的に搭載する。
【００１６】
図２は上記電圧制御発振器を構成する基板の平面図である。（Ａ）はチップ部品搭載前の集合基板の上面図である。図中の各区画が最終的に発振器として構成する発振回路構成領域である。
【００１７】
図２の（Ｂ）は、その内１つの発振回路構成領域の拡大図である。ここでは共振回路部分のみ示している。図中のＰ１〜Ｐ４はチップコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３を搭載する電極ランド、Ｐ７はグランド電極に導通するスルーホールであり、Ｐ７とＰ１の間にマイクロストリップ線路Ｌ１を形成している。また、Ｐ５，Ｐ６はグランド電極である。Ｐ３は発振回路につながり、Ｐ４はバラクタダイオードＶＤにつながる。この図２の（Ｂ）に示すように、チップ部品を実装する前の状態で、電極ランドＰ１とＰ６にそれぞれ測定器のプローブを当接させて、マイクロストリップ線路Ｌ１のインピーダンスを測定する。
【００１８】
図２の（Ｃ）は、上記線路Ｌ１のインピーダンスに応じて、所定の発振周波数を得るに要するキャパシタンスを有するチップコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３を選定して、上記電極ランドに搭載した状態を示している。
【００１９】
一般に、ＬＣ共振回路の共振周波数は１／｛２π√（ＬＣ）｝で求められる。電圧制御発振器の発振周波数を表す式は、実際には複数の部品の値が発振周波数に影響するため複雑ではあるが、基本的にこの式で概算できる。したがって共振回路のインダクタンス成分とキャパシタンス成分を管理すれば、発振周波数の管理ができる。
【００２０】
具体的に９００ＭＨｚ帯の電圧制御発振器を製造した時の例を次に示す。
まず図２の（Ａ）に示した集合基板の状態で、各区画のマイクロストリップ線路のインピーダンスをネットワークアナライザーやインピーダンスアナライザーで測定する。その値は、集合基板の管理番号と、集合基板内の区画の位置に相当する番号と共にデータとして保存する。なお、マイクロストリップ線路のインピーダンスは、基板の製造方法の特性上、位置的に近接した区画では近似した値になる傾向があるので、各区画ごとではなく、複数の区画をブロック分けしたブロックごとに代表値を取得し、これをデータとして保存してもよい。
【００２１】
上記マイクロストリップ線路のインピーダンス測定とは別に、基板上に搭載すべきチップコンデンサのキャパシタンスを予め測定しておき、ある容量規格を設けて区分し、選別しておく。
【００２２】
電圧制御発振器の発振周波数を所望の目標範囲に合わせるために、上記マイクロストリップ線路のインピーダンスと上記チップコンデンサのキャパシタンスとを適当に組み合わせる。その組合せは、設計段階で実験データやシミュレーション結果を基に決定しておく。これらのデータから、チップ部品の搭載時に、各区画のマイクロストリップ線路のインピーダンスに合わせて選別されたキャパシタンスを有するチップコンデンサを搭載する。このことによって電圧制御発振器の発振周波数は目標範囲内に入り、その後の周波数調整は不要となる。
【００２３】
例えば、マイクロストリップ線路のインダクタンス値が３．８〜３．９ｎＨの測定値を得た２０枚の基板に対して、Ｃ１が３．２５〜３．３０ｐＦ、Ｃ２が２．１５〜２．２０ｐＦ、Ｃ３が２．６５〜２．７０ｐＦに選別されたものを搭載した場合、発振周波数は９１４〜９２６ＭＨｚに分布した。換言すると、測定したマイクロストリップ線路のインダクタンス値が３．８〜３．９ｎＨの範囲に入るとき、Ｃ１が３．２５〜３．３０ｐＦ、Ｃ２が２．１５〜２．２０ｐＦ、Ｃ３が２．６５〜２．７０ｐＦの容量規格に区分されたチップコンデンサを選定して搭載すれば、発振周波数は９１４〜９２６ＭＨｚの範囲内に収めることができる。
【００２４】
上記各コンデンサの容量規格およびマイクロストリップ線路のインダクタンスの区分をそれぞれ細かくすれば、所望の発振周波数をより狭い周波数範囲内に収めることができる。
【００２５】
上述のように、周波数調整を行わなくても済むことにより、具体的に次のような効果が得られた。
【００２６】
0003871490.tif 000002
但し、上記コンデンサ容量選別機一式はストリップライン測定用のインピーダンス測定器を含んでいる。
【００２７】
ここで、トータル数量１００万個を生産するものとすれば、
800万円／ 100万個＝８円の削減となる。
【００２８】
次に、第２の実施形態に係る通信装置の構成例をブロック図として図３に示す。図３においてＶＣＯは前記電圧制御発振器である。ＰＬＬ−ＩＣはＰＬＬ制御用回路であり、ＶＣＯの出力信号を入力し、温度補償水晶発振回路ＴＣＸＯの発振信号と位相比較し、所定の周波数および位相となるように制御信号を出力する。ＶＣＯはローパスフィルタＬＰＦを介して制御電圧をコントロール端子で受けて、その制御電圧に応じた周波数で発振する。この発振出力信号はミキサ回路ＭＩＸａおよびＭＩＸｂにそれぞれ局部発振信号として与えられる。ミキサ回路ＭＩＸａは送信回路Ｔｘから出力される中間周波信号と局部発振信号とを混合して送信周波数信号に周波数変換する。この信号は増幅回路ＡＭＰａで電力増幅されてデュプレクサＤＰＸを介しアンテナＡＮＴから放射される。アンテナＡＮＴからの受信信号はデュプレクサＤＰＸを介して増幅回路ＡＭＰｂで増幅される。ミキサ回路ＭＩＸｂは、増幅回路ＡＭＰｂの出力信号と上記局部発振信号とを混合して中間周波信号に変換する。受信回路Ｒｘはこれを信号処理することにより受信信号を得る。
【００２９】
上記通信装置における電圧制御発振器ＶＣＯはＣ／Ｎ比が高いため、隣接チャンネル選択度特性、相互変調歪特性および不要輻射特性といった通信装置の重要性能項目の特性が優れたものとなり、また、小型で低コストな通信装置が得られる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、線路のトリミングを行うことなく、所定の発振周波数で発振する発振器が製造できる。そのため、周波数調整の時間が掛からず、トリミング装置自体が不要となり、低コスト化が図れる。また、レーザートリミング等による電気的特性の劣化がないため、高いＣ／Ｎ特性が得られる。さらに、周波数調整のための電極ランド等を予め設けておく必要がないため、全体に小型化が図れる。
【００３１】
請求項２に記載の発明によれば、線路のインピーダンスの測定を個別の部品の状態で個々に行う必要がないため、インピーダンス測定を極めて効率よく行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る電圧制御発振器の回路図
【図２】同電圧制御発振器のを構成する基板の平面図および発振回路構成領域の拡大図
【図３】同電圧制御発振器を用いた通信装置のブロック図
【符号の説明】
Ｌ１−マイクロストリップ線路
Ｐ１〜Ｐ４−電極ランド
Ｐ５，Ｐ６−グランド電極
Ｐ７−スルーホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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