(57)【要約】【課題】    小面積で形成され、位相雑音を低くできる発振装置を提供する。【解決手段】      増幅器から出力された信号を共振器を介してフィードバックすることにより所望の周波数を得る帰還型の発振装置において、  前記共振器は、  大まかな共振周波数を決定する水晶振動子と、この水晶振動子で決定された大まかな共振周波数を基準として数百ヘルツ単位の周波数の調整を行なう周波数粗調用インダクタと、この周波数粗調用インダクタでは調整しきれない数十ヘルツ〜数ヘルツの周波数の調整を行なう周波数微調用インダクタとを備える。【選択図】                    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅器から出力された信号を共振器を介してフィードバックすることにより所望の周波数を得る帰還型の発振装置において、
前記共振器は、
大まかな共振周波数を決定する水晶振動子と、
この水晶振動子で決定された大まかな共振周波数を基準として数百ヘルツ単位の周波数の調整を行なう周波数粗調用インダクタと、
この周波数粗調用インダクタでは調整しきれない数十ヘルツ〜数ヘルツの周波数の調整を行なう周波数微調用インダクタと
を備えることを特徴とする発振装置。
【請求項２】
前記周波数微調用インダクタは、インダクタンスが既知の導体でジャンパすることによりインダクタンスが調整されるインダクタンス調整用パッドであることを特徴とする請求項１記載の発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帰還形発振装置に関し、特に、小面積で形成され、位相雑音を低くできる発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発信器の位相雑音は少ないほど良いとされるが、この位相雑音は、増幅器への入力電力と、この増幅器が生成する雑音、周波数調整用インダクタの直列抵抗、発信器のＱ値等に基づいて決定され、特に水晶振動子のＱ値は数万から数十万であり高い値を有する。
【０００３】
ところで、この水晶振動子の共振周波数を変化させるには、振動子に容量性リアクタンスを負荷させて調整することが必要とされ、この容量性リアクタンスの負荷調整には、例えばチップコイルを直列に接続する方法が用いられている。また、発信装置の先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平０２−１９４７０５公報
【０００５】
以下、図６を参照して従来の発振回路を説明する。増幅器１１０から出力された信号は、共振器１２０に入力されると共に、緩衝増幅器１３０に入力される。また、共振器１２０に入力された信号は、再び増幅器１１０に入力される。すなわち、このループが繰り返されて目的の周波数が得られる。ここで、共振器１２０は水晶振動子１２１を使用することで高いＱ値を実現している。
【０００６】
次に、図７を参照して共振器１２０の構成を説明する。共振器１２０は、水晶振動子１２１、共振周波数粗調用インダクタ１２２、共振周波数微調用インダクタ１２３で構成されている。つまり、この共振器１２０は、水晶振動子１２１が大まかな共振周波数を決定すると共に、共振周波数が目的の周波数になるように数百Hzの調整には共振周波数粗調用インダクタ１２２で調整し、数十〜数Hzの調整には周波数微調用インダクタ１２３(チップコイル)を直列に接続して調整している。
【０００７】
なお、周波数微調用インダクタ１２３のサイズは1005サイズのチップコイルであり、これは縦横の長さが、1.0mm*0.5mmであることを意味する。また、この周波数微調用インダクタ１２３は一つで1nHのインダクタンスを調整できる。
【０００８】
このように、従来の発振回路は、共振周波数を微調整するための周波数微調用インダクタ１２３を用いて数十〜数Hzの周波数を調整していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、水晶振動子１２１の共振周波数を変化させるために、水晶振動子１２１に容量性リアクタンスを負荷して数Hz単位で発振周波数を調整するためには、数nHという単位でリアクタンスを調整しなければならず、そのためには複数の周波数微調用インダクタ１２３を直列に接続して調整しなければならない。また、接続される周波数微調用インダクタ１２３の数が多くなることで基板レイアウトの占有面積が大きくなり、また、それら素子の等価直列抵抗が加算されることにより共振器のＱ値が悪化する。
【００１０】
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、小面積で形成され、位相雑音を低くできる発振装置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】
【００１１】
この様な課題を達成するために請求項１記載の発明は、
増幅器から出力された信号を共振器を介してフィードバックすることにより所望の周波数を得る帰還型の発振装置において、
前記共振器は、
大まかな共振周波数を決定する水晶振動子と、
この水晶振動子で決定された大まかな共振周波数を基準として数百ヘルツ単位の周波数の調整を行なう周波数粗調用インダクタと、
この周波数粗調用インダクタでは調整しきれない数十ヘルツ〜数ヘルツの周波数の調整を行なう周波数微調用インダクタと
を備える。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発振装置において、
前記周波数微調用インダクタは、インダクタンスが既知の導体でジャンパすることによりインダクタンスが調整されるインダクタンス調整用パッドである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、次のような効果がある。水晶振動子で決定された大まかな共振周波数を基準として数百ヘルツ単位の周波数の調整を行なう周波数粗調用インダクタと、この周波数粗調用インダクタでは調整しきれない数十ヘルツ〜数ヘルツの周波数の調整を行なう周波数微調用インダクタとを備えたのでので、小面積で形成され、位相雑音を低くできる発振装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１〜図３を参照して本発明の発振装置を説明する。ここで、図１は本発明の構成図であり、図２は共振器２２０の構成図であり、図３はインダクタンス調整用パッドの配置例である。
【００１５】
図１において、本発明の発振器は、基本的な帰還型発振器の構成である増幅器２１０、共振器２２０、緩衝増幅器２３０を使用している点が従来と同様であり、増幅器２１０から出力された信号が共振器２２０に入力され、再び増幅器２１０に入力されるという動作を繰り返して目的の周波数を得る。
【００１６】
また、共振器２２０は、図２に示すように水晶振動子２２１と周波数粗調用のインダクタ２２２と周波数微調用配線パターン２２３を備える。つまり、共振器２２０では、水晶振動子２２１が大まかな共振周波数を決定すると共に、周波数粗調用インダクタ２２２で数百Hzの共振周波数シフトを行い、高周波ではインダクタンスとして動作する配線パターン２２３が、数Hz〜数十Hzの周波数シフトを行なう。
【００１７】
さらに、符号２２３の様な一本の「配線パターン」からなるインダクタを用いると、周波数粗調用インダクタ２２２のインダクタンスのばらつきを吸収できなくなる恐れがあるため、図３に示すように、既知のインダクタンスを持った導体で配線パターンをジャンパして、配線パターンの長さを変えられるようなインダクタンス調整用パッド２３１を用意する。
【００１８】
一方、水晶振動子２２１の等価回路は次の図４のように表され、３次の共振周波数が100MHzであれば、シミュレーションソフトを用いて計算すると、等価回路の各素子は、例えばR＝25Ω、L＝1.3mH、C1=1.9fF、C2=8pFという値となる。また、周波数粗調用インダクタン２２２は、シミュレーションソフトを用いて計算すると、例えば220nHという値となる。発振器のＱ値は共振回路内のR,L,Cにより決まり、その値は、
【００１９】
【数１】
2009159425.tif 000003
【００２０】
の計算式で決定される。また、発振器の位相雑音は、
【００２１】
2009159425.tif 000004
【００２２】
の計算式で決定される。ここで、Pavsは増幅器２１０の入力電力、FkTは増幅器の熱雑音、Ｑは発振器の負荷Ｑ値である。fcは増幅器２１０のフリッカー雑音(1/fノイズ)で決まるコーナー周波数である。
【００２３】
このように、高周波回路では、プリント基板上の配線パターンがインダクタンスを持つが、パターン長とその値、パターンの等価直列抵抗値の関係は、例えば、プリント基板が基板厚t=0.5mm、銅箔厚Ct=50um、比誘電率3.4、Tanδ=0.003、パターン幅0.13mmの場合は、シミュレーションソフトを用いて計算すると図５のようになる。
【００２４】
この結果から、パターン幅0.13mm、配線パターン長が数mmの場合には数nH（0.6nH〜2.4nH）のインダクタンスを得られることが分かる。したがって、図２、図３のように配線パターンの長さを調整すれば従来の様にチップコイルを用いる場合よりも小面積で同等のインダクタンスを得ることができる。
【００２５】
以下、具体例を挙げて説明する。図５のパターン長が4.00mmの場合を例にとると、面積は、4mm*0.13mm＝0.52平方mmとなる。そして、その時のインダクタンスは図５から明らかな様に2.40nHとなる。
【００２６】
一方、チップコイルを用いて面積が同じぐらいになるような例を挙げて説明すると、1005サイズのチップコイルは、縦と横の長さが1.0mm*0.5mmであるため、このチップコイルの面積は、一つで0.50平方mmとなる。つまり、面積は、配線パターンを用いると0.52平方mm、チップコイルでは0.50平方mmとなり両者はほぼ同等となる。しかし、その時のチップコイルのインダクタンスは1.0nHであり、ほぼ同じ面積で2.40nHを得られるパターンを用いる方法よりインダクタンスが小さくなる。
【００２７】
従って、配線パターンの長さを調整すればチップコイル使用時よりも小面積で同等のインダクタンスを得ることができる。
【００２８】
また、同程度のインダクタンスをもつチップコイル(1005サイズ（1.0mm*0.5mm）、等価直列抵抗Rs=0.2Ω)を使用した場合と比較すると、配線パターンを用いた場合には等価直列抵抗が0.046Ωとなり、等価直列抵抗がはるかに小さくなっている。従って、Ｑ値式（1)の改善に貢献している。
【００２９】
このように、配線パターンを用いたので、小面積で低位相雑音を実現した発振器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の発振装置の構成図である。
【図２】共振器２２０の構成図である。
【図３】インダクタンス調整用パッドの配置例である。
【図４】水晶振動子２２１の等価回路である。
【図５】シミュレーションソフトを用いた計算例である。
【図６】従来の発振回路の構成例である。
【図７】共振器１２０の構成例である。
【符号の説明】
【００３１】
２１０      増幅器
２２０      共振器
２３０      緩衝増幅器
２２１      水晶振動子
２２２      周波数粗調用インダクタ
２２３      周波数微調用インダクタ
２３１      インダクタンス調整用パッド  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009159425.tif 000008
【図５】
2009159425.tif 000009
【図６】
2009159425.tif 000010
【図７】
2009159425.tif 000011