(57)【要約】【課題】小型で低価格および高精度な位相差を持った４位相出力電圧制御発振器を提供すること。【解決手段】１つの電圧制御発振器、３つのハイブリッドカプラと１つの遅延線を備え、電圧制御発振器の出力を３つのハイブリッドカプラと１つの遅延線により４つに分岐して互いに（π／４）異なる位相差の４信号を出力する４位相出力電圧制御発振器であって、１つの電圧制御発振器回路４が多層プリント配線板上の最上層に形成され、３つのハイブリッドカプラ回路21、22、23と１つの遅延回路10が同じ多層プリント配線板の内層で構成されると共に、これ等ハイブリッドカプラ回路と遅延回路はそれぞれトリプレートストリップライン導体構造を有しかつ多層プリント配線板内層の同一平面上にそれぞれ形成されていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの電圧制御発振器と３つのハイブリッドカプラおよび１つの遅延線とを備え、上記電圧制御発振器の出力を３つのハイブリッドカプラと１つの遅延線により４つに分岐して、互いに（π／４）異なる位相差の４信号を出力する４位相出力電圧制御発振器において、
１つの上記電圧制御発振器回路が多層プリント配線板上の最上層に形成され、３つの上記ハイブリッドカプラ回路と１つの上記遅延回路が同じ多層プリント配線板の内層で構成されると共に、３つの上記ハイブリッドカプラ回路と１つの遅延回路はそれぞれトリプレートストリップライン導体構造を有しかつ上記多層プリント配線板内層の同一平面上にそれぞれ形成されていることを特徴とする４位相出力電圧制御発振器。
【請求項２】
１つの上記電圧制御発振器回路として、電圧制御ＳＡＷ発振器または電圧制御水晶発振器が適用されていることを特徴とする請求項１に記載の４位相出力電圧制御発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆるデジタル無線通信に用いられる電圧制御発振器に関し、特に、１つの信号発生部から複数の位相の出力信号が得られる多位相出力電圧制御発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタル無線通信の変調方式には、限られた周波数帯域をできるだけ有効に利用して伝送スピードを稼ぐため、様々な偏移位相変調（ＰＳＫ；Phase Shift Keying）方式が採用されている。この変調方式では、復調時に、搬送波信号と、これに（π／２）や（π／４）、（π／８）等の位相差を持たせた高周波信号を用いる。一般のＰＳＫ復調器は、例えば特開平９−２３８１７２公報に記載されているように、局部発振器を１つ用い、信号を２つ以上に分配した後、（π／２）や（π／４）の移相器を配置して、所望の位相差のある局部発振信号としている。
【０００３】
また、デジタル無線通信の受信機には、ダイレクトコンバージョン方式の復調が有望視されている。ダイレクトコンバージョンは、例えば特許２７４３６３５公報に記載されているように、高周波信号と同じ周波数の局部発振信号をミックスして復調波信号を直接取り出す受信方式のため、回路構成がシンプルでＩＦフィルタを必要とせず、かつ、データレートが上昇する際には高いＳ／Ｎ比を確保することが可能で、将来の高速デジタル通信に有利であるといわれている。また、ＩＦを経由する復調方式に比べて、無線経路における周波数アップコンバージョンの１つまたは２つのステージが不要になるため、外付け部品数が大幅に低減され、コストも削減できる。但し、ダイレクトコンバージョンでは、高周波でかつＳ／Ｎ比のよい発振器を必要とするため、ＶＣＳＯ（電圧制御ＳＡＷ発振器）やＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）等の高いＱ値を有する発振器が必要となる。
【特許文献１】特開平９−２３８１７２公報
【特許文献２】特許２７４３６３５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＰＳＫ復調では、２つあるいは２つ以上に分割した局部発振器の信号間の位相差を正確に（π／２）や（π／４）に合わせる必要がある。位相差が正確にとれないと、復調時のＳ／Ｎが悪くなり、つまりはジッタが増加するため、符号判定に支障をきたして伝送エラーレートに影響する。
【０００５】
しかし、ＧＨｚ帯のダイレクトコンバージョンによるＰＳＫ復調では、線路長差の影響や波形歪みの影響が無視できないため、複数に分割した局部発振器の信号間の位相差を正確に合わせることは困難である。また、ハイブリッドカプラを付加する場合には、一辺が（λ／４：λは使用する信号の波長）相当の実装面積を確保しなければならないため、電圧制御発振器と上記ハイブリッドカプラを合わせた実装面積は、例えば１ＧＨｚ帯で計算した場合、発振回路部の倍以上に拡大させる必要が生ずる。
【０００６】
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、小型で低価格および高精度な位相差を持った４位相出力電圧制御発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、請求項１に係る発明は、
１つの電圧制御発振器と３つのハイブリッドカプラおよび１つの遅延線とを備え、上記電圧制御発振器の出力を３つのハイブリッドカプラと１つの遅延線により４つに分岐して、互いに（π／４）異なる位相差の４信号を出力する４位相出力電圧制御発振器を前提とし、
１つの上記電圧制御発振器回路が多層プリント配線板上の最上層に形成され、３つの上記ハイブリッドカプラ回路と１つの上記遅延回路が同じ多層プリント配線板の内層で構成されると共に、３つの上記ハイブリッドカプラ回路と１つの遅延回路はそれぞれトリプレートストリップライン導体構造を有しかつ上記多層プリント配線板内層の同一平面上にそれぞれ形成されていることを特徴とし、
また、請求項２に係る発明は、
請求項１に記載の発明に係る４位相出力電圧制御発振器を前提とし、
１つの上記電圧制御発振器回路として、電圧制御ＳＡＷ発振器または電圧制御水晶発振器が適用されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明に係る４位相出力電圧制御発振器によれば、
最上層に１つの電圧制御発振器回路が形成された多層プリント配線板の内層でトリプレートストリップライン導体構造を有する３つのハイブリッドカプラ回路と１つの遅延回路が構成されているため、互いに（π／４）異なる位相差を持って出力される４信号間、特に高周波領域においても良好な上記位相差関係を確保することができると共に、１つの電圧制御発振器回路が形成された同じ多層プリント配線板の内層で３つの上記ハイブリッドカプラ回路と１つの遅延回路が構成されているため、４位相出力電圧制御発振器の大型化を回避することが可能となる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明に係る４位相出力電圧制御発振器によれば、
１つの電圧制御発振器回路として、電圧制御ＳＡＷ発振器または電圧制御水晶発振器が適用されているため、高いＱ値と良好なジッタ特性を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
尚、図１は本発明に係る４位相出力電圧制御発振器を構成する多層プリント配線板（実装基板）の概略分解斜視図、図２は上記４位相出力電圧制御発振器の機能を示すブロック図、図３は１つの電圧制御発振器回路として適用された電圧制御ＳＡＷ発振器のブロック図、図４（Ａ）は本発明に係る４位相出力電圧制御発振器の表面を斜め上方から視た概略斜視図、図４（Ｂ）は本発明に係る４位相出力電圧制御発振器の裏面を斜め下方から視た概略斜視図である。
【００１２】
すなわち、本発明に係る４位相出力電圧制御発振器１は、図１に示すように、多層プリント配線板（実装基板）の最上層に１つの電圧制御発振器回路４が配置され、絶縁層５を介して２層目にはトリプレートストリップラインを構成するためのアイソレーション（Isolation：ＧＮＤ）層６１が配置され、かつ、絶縁層５を介して３層目にはトリプレートストリップラインで構成したハイブリッドカプラ回路２１が配置されると共に、絶縁層５を介して４層目にはトリプレートストリップラインを構成するためのアイソレーション（Isolation：ＧＮＤ）層６２が配置されている。同様に、５層目と９層目にはトリプレートストリップラインで構成したハイブリッドカプラ回路２２、２３がそれぞれは配置され、かつ、７層目にはトリプレートストリップラインで構成した９０度遅延回路１０が配置されると共に、これ等ハイブリッドカプラ回路２２、２３と９０度遅延回路１０の上下は絶縁層５を介しアイソレーション（Isolation：ＧＮＤ）層６２、６３、６４およびアイソレーション（Isolation：ＧＮＤ、Bottom）層６５でサンドイッチされた構造になっている。
【００１３】
そして、最上層に配置された電圧制御発振器回路４からの出力はスルーホールを介して３層目のハイブリッドカプラ回路２１に出力され、また、ハイブリッドカプラ回路２１のアイソレーション（Isolation）ポートは、スルーホールを介し最上層に出て５０Ωの負荷抵抗器３によりＧＮＤに接続される。また、ハイブリッドカプラ回路２１の２つの出力ポートには、互いに（π／４）の位相差を持った信号が生成され、その後、一方は５層目のハイブリッドカプラ回路２２に接続して０度と９０度の位相の信号を出力し、もう一方は７層目の遅延回路１０を通過した後に、９層目のハイブリッドカプラ回路２３に接続して１８０度と２７０度の位相の信号を出力する。
【００１４】
以下、本発明の実施例について具体的に説明する。
【実施例１】
【００１５】
１つの電圧制御発振器回路４として図３のブロック図で示される１．５ＧＨｚ電圧制御ＳＡＷ発振器を用い、１０ｍｍ×１０ｍｍの４層プリント配線板（実装基板）の最上層に上記電圧制御発振器回路４を配置した。また、４層プリント配線板（実装基板）の材質はＦＲ−４（ガラスエポキシ基板）を使用し、トリプレートストリップラインを構成するためのアイソレーション層６１、６２、６３、６４および６５の厚みは５層とも０．２ｍｍとした。また、４層プリント配線板（実装基板）の総厚みは１．６ｍｍである。
【００１６】
上記構造により得られた実施例１に係る４位相出力電圧制御発振器の測定結果を以下の表１に示す。
【００１７】
【表１】
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表１に記載の特性値から確認されるように、出力周波数範囲１．５ＧＨｚ±１．５ＭＨｚの範囲で、２出力端子間の位相差は「９０±１ｄｅｇ以下」「１８０±１ｄｅｇ以下」「２７０±１ｄｅｇ以下」となっており、この周波数可変範囲での位相差特性は良好であった。
【００１８】
また、出力レベルのバランスやリターンロスについても、ハイブリッドカプラを用いているため、全く問題無いレベルであることが確認される。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明によれば、小型で低価格および高精度な位相差を持った４位相出力電圧制御発振器を提供できるため、例えばデジタル無線通信に適用される産業上の利用可能性を有している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る４位相出力電圧制御発振器を構成する多層プリント配線板（実装基板）の概略分解斜視図。
【図２】４位相出力電圧制御発振器の機能を示すブロック図。
【図３】１つの電圧制御発振器回路として適用された電圧制御ＳＡＷ発振器のブロック図。
【図４】図４（Ａ）は本発明に係る４位相出力電圧制御発振器の表面を斜め上方から視た概略斜視図、図４（Ｂ）は本発明に係る４位相出力電圧制御発振器の裏面を斜め下方から視た概略斜視図。
【符号の説明】
【００２１】
１  ４位相出力電圧制御発振器
２  ハイブリッドカプラ回路
３  負荷抵抗器
４  電圧制御発振器回路
５  絶縁層
１０  遅延回路
１１  ＳＡＷフィルタ
１２  整合回路
１３  増幅回路
１４  分配回路
１５  電圧制御可変移相器
１６  固定移相器
６１  アイソレーション（Isolation：ＧＮＤ）層
６２  アイソレーション（Isolation：ＧＮＤ）層
６３  アイソレーション（Isolation：ＧＮＤ）層
６４  アイソレーション（Isolation：ＧＮＤ）層
６５  アイソレーション（Isolation：ＧＮＤ、Bottom）層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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