(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不平衡型発振信号を出力する発振回路部と、前記発振信号の１／４波長の長さの第１のマイクロストリップライン及び前記発振信号の１／２波長の長さの第２のマイクロストリップラインが形成された多層基板とを備え、前記多層基板は、接地された導体層の上面側に第１の絶縁層及び下面側に第２の絶縁層が積層された構造のもので、前記第１の絶縁層の上面に前記第１のマイクロストリップラインの全長と、前記第１マイクロストリップラインの全長に対向するように前記第２マイクロストリップラインの一端部から長さ方向の中心点までの長さ部分を電磁結合させた状態で平行配置し、前記第２の絶縁層の下面に前記第２マイクロストリップラインの他端部から長さ方向の中心点までの長さ部分を、前記第２マイクロストリップラインの一端部から長さ方向の中心点までの長さ部分に上下方向に並設した状態に配置するとともに、前記第２のマイクロストリップラインの上下方向に対向配置された前記中心点側の端部間に前記第１の絶縁層、前記導体層及び前記第２の絶縁層を貫通するスルーホールを形成し、そのスルーホールを通して前記中心点側の端部が導電接続されており、前記第１マイクロストリップラインは、前記第２マイクロストリップラインの前記一端部側の端部に前記不平衡発振信号が入力され、前記中心点側にある端部が高周波的に接地され、前記第２のマイクロストリップラインは、その一端部と他端部から平衡発振信号が出力されることを特徴とする電圧制御発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波機器に使用される電圧制御発振器に関し、例えば、携帯電話などの携帯機器を構成する送受信部に使用される、発振信号を平衡で出力する電圧制御発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
先般、携帯電話等の高周波機器の高周波回路部分のチップセット化が進み、携帯機器の小型軽量化に寄与している。その中で送受信に使用される電圧制御発振器においては、内部の発振部から出力される発振信号は不平衡で出力するものが主流であるが、この電圧制御発振器に接続される後段の回路、例えば、混合器が、平衡型で構成されているものが主流となっているので、チップセット内部において、発振部から出力された不平衡の発振信号を平衡の発振信号に変換するようにしている。
【０００３】
図３は、従来の電圧制御発振器の回路図である。図３において、従来の電圧制御発振器は、発振信号を不平衡で出力する発振部３１と、増幅トランジスタ３２と、同調回路３３と不平衡平衡変換回路３４とで構成されている。
【０００４】
発振部３１は、一端が接地されていて、他端が発振信号を出力し、直流阻止コンデンサ３５を介して増幅トランジスタ３２のベースに接続されている。増幅トランジスタ３２は、例えば、ＮＰＮ型のエミッタ接地増幅回路を構成していて、コレクタは、同調コンデンサ３６によって接地され、同調回路３３を構成するインダクタンス素子３７を介してコレクタ電圧給電端子３８から電圧が供給される。同調回路３３の同調周波数は、発振信号と同じ周波数となるように設定されている。また、増幅トランジスタ３２のコレクタには、不平衡平衡変換回路３４が接続され、発振信号の位相を９０°進ませるためのハイパス型の移相回路となるコンデンサ３９、インダクタンス素子４０と、発振信号の位相を９０°遅らせるためのローパス型の移相回路となるインダクタンス素子４１、コンデンサ４２を有している。
【０００５】
以上のような構成によって、発振部３１から出力された発振信号は、増幅トランジスタ３２のベースに入力され、増幅トランジスタ３２によって増幅され、増幅トランジスタ３２のコレクタに出力され、次に、同調回路３３を経て不平衡平衡変換回路３４に入力される。そして、移相が９０°進んだ発振信号が出力端子４３から出力され、移相が９０°遅れた発振信号が出力端子４４から出力される。その結果、出力端子４３に出力される発振信号と出力端子４４に出力される発振信号との位相差が１８０°となっている。したがって、出力端子４３と出力端子４４を出力端とする電圧制御発振器は、発振信号を平衡で出力する電圧制御発振器となっている。
【０００６】
また、従来の他の電圧制御発振器としては、エミッタ結合型の差動増幅回路（図示せず）の各増幅トランジスタのコレクタを出力端とすることによって発振信号を平衡で出力する電圧制御発振器が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の電圧制御発振器では、同調回路３３や不平衡平衡変換回路３４などを使用するため部品点数が多く、携帯機器の小型軽量化の妨げとなっていた。また、発振部３１で発生する高調波は、そのまま出力されるために、後段の回路、例えば、混合器（図示せず）で他の信号と混合する場合に、この高調波による新たな歪みが発生し、混合器からの希望出力信号に妨害を及ぼしていた。また、発振信号の位相を正確に１８０°相違させるには、不平衡平衡変換回路３４に使用する部品の定数を厳しく管理しなければならなかった。
【０００８】
本発明は、この問題を解決するもので、部品点数の少ない、高調波による歪みの少ない、定数の管理が簡単な、電圧制御発振器を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明による電圧制御発振器は、不平衡型発振信号を出力する発振回路部と、発振信号の１／４波長の長さの第１のマイクロストリップライン及び発振信号の１／２波長の長さの第２のマイクロストリップラインが形成された多層基板とを備え、多層基板は、接地された導体層の上面側に第１の絶縁層及び下面側に第２の絶縁層が積層された構造のもので、第１の絶縁層の上面に第１のマイクロストリップラインの全長と、第１マイクロストリップラインの全長に対向するように第２マイクロストリップラインの一端部から長さ方向の中心点までの長さ部分を電磁結合させた状態で平行配置し、第２の絶縁層の下面に前記第２マイクロストリップラインの他端部から長さ方向の中心点までの長さ部分を、第２マイクロストリップラインの一端部から長さ方向の中心点までの長さ部分に上下方向に並設した状態に配置するとともに、第２のマイクロストリップラインの上下方向に対向配置された中心点側の端部間に第１の絶縁層、導体層及び第２の絶縁層を貫通するスルーホールを形成し、そのスルーホールを通して中心点側の端部が導電接続されており、第１マイクロストリップラインは、第２マイクロストリップラインの一端部側の端部に不平衡発振信号が入力され、中心点側にある端部が高周波的に接地され、第２のマイクロストリップラインは、その一端部と他端部から平衡発振信号が出力されるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電圧制御発振器の実施の形態を図１〜図２を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の電圧制御発振器の回路図である。図１において、本発明の電圧制御発振器は、発振信号を不平衡で出力する発振部１と、増幅トランジスタ２と、発振部１から出力される発振信号の１／４波長の長さの第１のマイクロストリップライン３と、発振部１から出力される発振信号の１／２波長の長さの第２のマイクロストリップライン４と、マイクロストリップライン４の両端の出力端子５及び出力端子６とによって構成されている。また、マイクロストリップライン４は、長さ方向の中心点４ｃを有していて、マイクロストリップライン４の一端から中心点４ｃまでの部分（以下「マイクロストリップライン４ａ」という。）と、マイクロストリップライン４の他端から中心点４ｃまでの部分（以下「マイクロストリップライン４ｂ」という。）とで構成されている。なお、マイクロストリップライン３及び４は、例えば、多層基板上に帯状に形成された銅箔で構成されている。
【００１３】
ここで、発振部１は、例えば、コルピッツ型などの電圧制御発振回路によって構成されていて、一端が接地され、他端が直流阻止コンデンサ７を介して増幅トランジスタ２のベースに接続されている。また、増幅トランジスタ２は、例えば、ＮＰＮ型のエミッタ接地増幅回路を構成していて、ベースは、ベースバイアス抵抗８を介して接地され、また、ベースバイアス抵抗９を介してベース電圧給電端子１０と接続されている。また、エミッタは、バイアス抵抗１１を介して接地され、また、パイパスコンデンサ１２を介して接地されている。さらに、コレクタは、マイクロストリップライン３を介してコレクタ電圧給電端子１３と接続されている。そして、コレクタ電圧給電端子１３は、直流阻止コンデンサ１４を介して接地されている。つまり、マイクロストリップライン３は、一端が直流阻止コンデンサ１４を介して高周波的に接地され、他端は増幅トランジスタ２を介して発振信号が入力されている。そして、マイクロストリップライン３とマイクロストリップライン４ａは長さ方向に対向しかつ電磁的に結合している。この結果、マイクロストリップライン４の中心点４ｃは、仮想的に、高周波的に接地されている。そして、マイクロストリップライン４の両端の出力端子５及び出力端子６は、この電圧制御発振器の出力端となっていて、後段に接続される回路、例えば、混合器（図示せず）などに接続され、発振信号をこの混合器に出力するようになっている。
【００１４】
以上のような構成によって、発振部１から出力された不平衡の発振信号は、増幅トランジスタ２のベースに入力され、増幅トランジスタ２によって増幅され、増幅トランジスタ２のコレクタに出力される。次に、増幅トランジスタ２のコレクタに出力された発振信号は、マイクロストリップライン３に伝送され、マイクロストリップライン３と電磁的に結合されているマイクロストリップライン４ａに同位相で伝えられる。ここで、マイクロストリップライン４は、中心点４ｃが仮想的に接地されているので、発振信号は、マイクロストリップライン４ｂには逆位相で伝えられ、両端の出力端子５、６に出力される。
【００１５】
ところで、マイクロストリップライン３の長さは、発振部１から出力される発振信号の波長の１／４であり、マイクロストリップライン３の一端は接地されているので、発振信号は、マイクロストリップライン３の他端側で最大振幅となる。この信号が電磁的に結合されているマイクロストリップライン４ａに同位相で伝えられ、マイクロストリップライン４ｂには逆位相で伝えられので、出力端子５に出力される発振信号と出力端子６に出力される発振信号とでは、位相が１８０°異なっている。つまり、出力端子５と出力端子６とを出力端とするこの電圧制御発振器は、発振信号を平衡で出力する電圧制御発振器となる。また、余分な素子の少ない、つまり、部品点数の少ない電圧制御発振器となっていので、携帯機器の小型軽量化しやすくなっている。また、余分な素子が少ないので、定数の管理が簡単な電圧制御発振器となっている。
【００１６】
さらに、同調回路部分と不平衡平衡変換回路部分をマイクロストリップライン３、４を使用することで実現しているので、偶数次の高調波では、出力端子５に出力される発振信号と出力端子６に出力される発振信号との位相差は３６０°の倍数となり、同じ位相となるので、カットされ出力されなくなる。したがって、偶数次高調波による歪みをカットした発振信号を出力できるので、後段の回路、例えば混合器で他の信号と混合する場合の妨害を少なくできる。
【００１７】
次に、図２は、本発明の電圧制御発振器におけるマイクロストリップライン３とマイクロストリップライン４とを多層基板上に配設した例を示す図である。図２において、本発明の電圧制御発振器は、マイクロストリップライン３及びマイクロストリップライン４を配設する多層基板２１を備えている。また、多層基板２１は、接地された導体層（以下「アース層」という。）２１ｂと、その上下に積層された第１の絶縁層２１ａ及び第２の絶縁層２１ｃとを有している。
【００１８】
第１の絶縁層２１ａにおいて、上面に、マイクロストリップライン３と、マイクロストリップライン４ａとが、互いに長さ方向が対向に設置され、マイクロストリップライン３の高周波的に接地されている側の端部が、マイクロストリップライン４ａの元の中心点４ｃ側の端部と対応するように電磁的に結合されている。次に、第２の絶縁層２１ｃにおいて、下面に、マイクロストリップライン４ｂが設けられている。さらに、マイクロストリップライン４ａの元の中心点４ｃ側の端部とマイクロストリップライン４ｂの元の中心点４ｃ側の端部とは、例えば、スルーホール２２を通じて導通されている。また、マイクロストリップライン３とマイクロストリップライン４ｂとは、間にアース層２１ｂを挟んでいるために電気・電磁的な結合は有していない。
【００１９】
以上のような構成によって、回路的には、図１と同様の回路となり、また、マイクロストリップライン３、４ａ、４ｂ及びスルーホール２２は、多層基板２１上にプリント配線技術で配設できるので、部品点数の少ない電圧制御発振器が実現されている。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、発振信号を不平衡で出力する発振部と、発振信号の１／４波長の長さの第１のマイクロストリップラインと、発振信号の１／２波長の長さの第２のマイクロストリップラインとを備え、第１のマイクロストリップラインの全体と第２のマイクロストリップラインの端部から長さ方向の中心点までとを対向させるとともに電磁結合させ、第２のマイクロストリップラインの中心点に対応する第１のマイクロストリップラインの一端を高周波的に接地し、第１のマイクロストリップラインの他端に発振信号を入力し、第２のマイクロストリップラインの両端から発振信号を出力させたことによって、部品点数が少なくなり、携帯機器などを小型軽量化することが可能となる。また、偶数次の高調波をカットした歪みが少ない発振信号を出力できるので、後段で、例えば混合器で他の信号と混合する場合などの妨害を少なくできる。さらに、部品点数が少ないので、定数の管理が簡単となる。
【００２１】
さらに、第１のマイクロストリップライン及び第２のマイクロストリップラインを配設する多層基板を備え、多層基板は、接地された導体層と導体層の上下に積層された第１及び第２の絶縁層とを有し、第１の絶縁層の上面には、第１のマイクロストリップラインと第２のマイクロストリップラインの中心点から一方の端部までの長さ部分とを対向に設けるとともに電磁結合させ、第２の絶縁層の下面には、第２のマイクロストリップラインの中心点から他方の端部までの長さ部分を設け、第１の絶縁層の上面の第１のマイクロストリップラインの高周波的に接地された一端に対応する第２のマイクロストリップラインの長さ部分の端部と第２の絶縁層の下面の第２のマイクロストリップラインの長さ部分のどちらかの端部とをスルーホールによって導通させたことによって、マイクロストリップラインは、多層基板上に印刷技術で配設できるので、部品点数が少なくなり、携帯機器などを小型軽量化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電圧制御発振器の回路図である。
【図２】本発明の電圧制御発振器における第１のマイクロストリップラインと第２のマイクロストリップラインとを多層基板上に配設した例を示す図である。
【図３】従来の電圧制御発振器の回路図である。
【符号の説明】
１  発振部
２  増幅トランジスタ
３  第１のマイクロストリップライン
４  第２のマイクロストリップライン
４ａ  第２のマイクロストリップラインの中心点から一方の端部までの長さ部分
４ｂ  第２のマイクロストリップラインの中心点から他方の端部までの長さ部分
４ｃ  第２のマイクロストリップラインの長さ方向の中心点
５、６  出力端子
２１  多層基板
２１ａ  第１の絶縁層
２１ｂ  接地された導体層
２１ｃ  第２の絶縁層
２２  スルーホール
【図１】
0003781937.tif 000002
【図２】
0003781937.tif 000003
【図３】
0003781937.tif 000004