JP2001148614A - High frequency crystal oscillator - Google Patents
High frequency crystal oscillatorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は高周波水晶発振器
（高周波発振器とする）を産業上の技術分野とし、特に
小型化に適した高周波発振器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-frequency crystal oscillator (hereinafter referred to as a high-frequency oscillator) as an industrial technical field, and particularly to a high-frequency oscillator suitable for miniaturization.
【０００２】[0002]
【従来の技術】（発明の背景）高周波発振器は、例えば
デジタル情報の通信回線網に使用され、周波数安定度を
求められることから、特に水晶発振器が採用される。そ
して、出力周波数を例えば622.08ＭHzとした高周波帯と
することから、通常では水晶発振器の発振周波数を逓倍
して出力周波数を得る。また、一般には、デジタル情報
を送信するため、発振周波数を電圧で制御する電圧制御
型が採用される。2. Description of the Related Art A high-frequency oscillator is used, for example, in a communication network for digital information and requires a frequency stability. Since the output frequency is set to a high frequency band of, for example, 622.08 MHz, the oscillation frequency of the crystal oscillator is normally multiplied to obtain the output frequency. In general, in order to transmit digital information, a voltage control type in which an oscillation frequency is controlled by a voltage is employed.
【０００３】（従来技術の一例）第５図は一従来例を説
明する高周波発振器の回路図である。高周波発振器は、
基本的に電圧制御型の水晶発振器１と逓倍増幅器２と広
帯域増幅器３とからなる。水晶発振器１は水晶振動子４
を誘導性として分割コンデンサＣ（1、2）と共振回路を
形成する。そして、共振回路の共振周波数を帰還増幅し
て発振させる発振用トランジスタ５からなる。これら
は、所謂コルピッツ型の水晶発振器１と称される。な
お、発振周波数は分割コンデンサＣ（1、2）の容量以外
の回路容量によって共振回路の共振周波数より若干低下
する。ここでは、発振周波数を基本波の155.52ＭHz（源
振）とする。FIG. 5 is a circuit diagram of a high-frequency oscillator for explaining a conventional example. High frequency oscillator
Basically, it comprises a voltage controlled crystal oscillator 1, a multiplying amplifier 2 and a broadband amplifier 3. The crystal oscillator 1 is a crystal oscillator 4
Is made inductive to form a resonance circuit with the division capacitors C (1, 2). The oscillation transistor 5 is configured to feedback-amplify and oscillate the resonance frequency of the resonance circuit. These are called so-called Colpitts type crystal oscillators 1. Note that the oscillation frequency is slightly lower than the resonance frequency of the resonance circuit due to the circuit capacitance other than the capacitance of the division capacitors C (1, 2). Here, the oscillation frequency is set to 155.52 MHz (source vibration) of the fundamental wave.
【０００４】発振用トランジスタ５はベースを水晶振動
子４の一端に、エミッタを分割コンデンサＣ（1、2）の
中点（接続点）に、コレクタを電源Ｖccに接続する。そ
して、例えば共振回路内となる水晶振動子４の他端とア
ース間に電圧可変容量素子例えば可変容量ダイオード６
を接続して、電圧制御型とする。そして、高周波阻止抵
抗Ｒ1を経て、可変容量ダイオード６に対して逆方向電
圧となる制御電圧Ｖcが入力され、発振周波数を可変す
る。The oscillation transistor 5 has a base connected to one end of the crystal oscillator 4, an emitter connected to the middle point (connection point) of the split capacitors C (1, 2), and a collector connected to the power supply Vcc. Then, for example, a voltage variable capacitance element, for example, a variable capacitance diode 6 is connected between the other end of the crystal unit 4 in the resonance circuit and ground.
To make a voltage control type. Then, a control voltage Vc, which is a reverse voltage, is input to the variable capacitance diode 6 via the high-frequency blocking resistor R1, and the oscillation frequency is varied.
【０００５】逓倍増幅器２は、ＬＣの共振回路７をコレ
クタ側に有する、エミッタ接地としたトランジスタ８か
らなる。共振回路７は源振（155.52ＭHz）の４倍となる
共振周波数に設定され、出力周波数622.08ＭHzを得る。
ここでは、共振回路のコンデンサＣはトリマコンデンサ
として、調整を容易にする。なお、逓倍増幅器２はＡ級
増幅器として例えば３段接続とし、波形の歪みを少なく
して緩やかに（除々に）増幅し、さらに後段への入力レ
ベルまで増幅する。The multiplying amplifier 2 comprises a transistor 8 having an LC resonance circuit 7 on the collector side and having a common emitter. The resonance circuit 7 is set to a resonance frequency that is four times the source oscillation (155.52 MHz), and obtains an output frequency of 622.08 MHz.
Here, the capacitor C of the resonance circuit is a trimmer capacitor to facilitate adjustment. Note that the multiplying amplifier 2 is, for example, connected in three stages as a class A amplifier, amplifies gently (gradually) with less waveform distortion, and further amplifies the input level to the subsequent stage.
【０００６】広帯域増幅器３は、最終段の増幅器として
リニアＩＣ増幅器からなり、波形を維持して出力周波数
を規定の出力レベル値にする。リニアＩＣ増幅器は低消
費電力で増幅率が大きいことから、最終段として採用さ
れる。この例では、電源電圧Ｖccは３．３Ｖである。な
お、図中の符号Ｒ（2〜8）はバイアス抵抗、Ｃ（3〜5）
は結合コンデンサ、Ｃ6はバイパスコンデンサである。The broadband amplifier 3 is a linear IC amplifier as the last stage amplifier, and maintains the waveform to set the output frequency to a specified output level value. The linear IC amplifier is adopted as the last stage because of its low power consumption and large amplification factor. In this example, the power supply voltage Vcc is 3.3V. Note that reference symbols R (2 to 8) in the figure are bias resistors, and C (3 to 5)
Is a coupling capacitor, and C6 is a bypass capacitor.
【０００７】このようなものでは、例えばガラスエポキ
シ材からなり、電極パターン（未図示）及び端子９の形
成された回路基板１０に水晶振動子４、トランジスタ
５、８、抵抗、コンデンサ、インダクタ等の各素子１１
を搭載する（第６図）。そして、回路基板１０を金属ベ
ースに固定して金属カバーを被せ、いわゆるシールド容
器内に収容する構成としていた（未図示）。In such a device, a crystal oscillator 4, transistors 5, 8, resistors, capacitors, inductors, and the like are formed on a circuit board 10 made of, for example, a glass epoxy material and having an electrode pattern (not shown) and terminals 9 formed thereon. Each element 11
(Fig. 6). Then, the circuit board 10 is fixed to a metal base, covered with a metal cover, and housed in a so-called shield container (not shown).
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の高周波発振器では、水晶発振
器１の源振（155.52ＭHz）を複数段の逓倍増幅器２によ
って、規定の出力周波数（622.08ＭHz）及びレベルに到
達させるため、トランジスタ等の素子数を多くする。ま
た、共振回路７には、形状が大きくなるトリマコンデン
サ１１ａを使用したりするので、大型にならざるを得な
い問題があった。また、素子数が多いほど故障の頻度も
大きく、信頼性を損うおそれもあった。[Problems to be Solved by the Invention]
However, in the high-frequency oscillator having the above configuration, the source oscillation (155.52 MHz) of the crystal oscillator 1 is allowed to reach a specified output frequency (622.08 MHz) and level by the multiplying amplifier 2 of a plurality of stages. I do. In addition, since the resonance circuit 7 uses the trimmer capacitor 11a having a large shape, there is a problem that the resonance circuit 7 must be large. In addition, as the number of elements increases, the frequency of failure increases, and there is a possibility that reliability is impaired.
【０００９】（発明の目的）本発明は、素子数を少なく
して小型化を促進し、信頼性の高い高周波発振器を提供
することを目的とする。(Object of the Invention) It is an object of the present invention to provide a high-frequency oscillator having a small number of elements to promote miniaturization and high reliability.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、発振回路の出
力を広帯域増幅器３によって増幅出力を得て、増幅出力
から発振周波数の高調波成分を弾性表面波フィルタ（表
面波フィルタとする）によって選択し、高調波成分を増
幅して発振出力を得たことを基本的な解決手段とする。According to the present invention, an output of an oscillation circuit is amplified by a wide-band amplifier 3, and a harmonic component of an oscillation frequency is obtained from the amplified output by a surface acoustic wave filter (referred to as a surface acoustic wave filter). The fundamental solution is to select and amplify the harmonic components to obtain an oscillation output.
【００１１】[0011]
【作用】本発明では、発振周波数（源振）の高調波成分
を選択して増幅するので、複数段の逓倍増幅器２を必要
としない。以下、本発明の一実施例を説明する。According to the present invention, a harmonic component of the oscillation frequency (source oscillation) is selected and amplified, so that the multiplying amplifier 2 of a plurality of stages is not required. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
【００１２】[0012]
【実施例】第１図は本発明の一実施例を説明する高周波
発振器のブロック図である。なお、前従来例図と同一部
分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
高周波発振器は、水晶発振器１、広帯域増幅器３Ａ、表
面波フィルタ１２及び広帯域増幅器３Ｂからなる。水晶
発振器１は、前述のように水晶振動子４を誘導性とした
コルピッツ発振回路からなる。そして、制御電圧Ｖcに
よって可変容量ダイオード６の容量を変化させ、発振周
波数を可変する電圧制御型とする。広帯域増幅器３Ａ、
３Ｂは例えば100ＭHzから2000ＭHzの周波数を増幅す
る。そして、第２図に示したように、入力レベルに応じ
て直線的に増幅し、飽和するリニアＩＣ増幅器からな
る。表面波フィルタは、図示しない圧電基板の表面に入
出力用の交差指電極を形成してなる。FIG. 1 is a block diagram of a high-frequency oscillator for explaining an embodiment of the present invention. The same parts as those in the prior art are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be simplified or omitted.
The high-frequency oscillator includes a crystal oscillator 1, a wideband amplifier 3A, a surface wave filter 12, and a wideband amplifier 3B. The crystal oscillator 1 is composed of a Colpitts oscillation circuit that makes the crystal oscillator 4 inductive as described above. Then, the capacitance of the variable capacitance diode 6 is changed by the control voltage Vc, and a voltage control type is used in which the oscillation frequency is changed. Broadband amplifier 3A,
3B amplifies frequencies from 100 MHz to 2000 MHz, for example. Then, as shown in FIG. 2, it comprises a linear IC amplifier which linearly amplifies and saturates according to the input level. The surface acoustic wave filter has input and output interdigital electrodes formed on the surface of a piezoelectric substrate (not shown).
【００１３】このようなものでは、水晶発振器１は発振
周波数（源振）ｆ1を155.52ＭHzとして発振させる。な
お、発振周波数は、第３図に示したように、源振ｆ1に
対して整数倍となる高調波成分（信号）ｆ2、ｆ3、ｆ4
・・ｆnを有し、通常では源振ｆ1のレベルが格段に高
い。そして、広帯域増幅器３の飽和領域を利用して、源
振ｆ1とともに高調波成分を増幅する。すなわち、源振
ｆ1とともにこれの整数倍となる高調波成分を同一レベ
ルまでに増幅する。In such a case, the crystal oscillator 1 oscillates with an oscillation frequency (source oscillation) f1 of 155.52 MHz. Note that, as shown in FIG. 3, the oscillation frequency is a harmonic component (signal) f2, f3, f4 which is an integral multiple of the source oscillation f1.
.. Fn, and the level of the source vibration f1 is usually extremely high. Then, by utilizing the saturation region of the broadband amplifier 3, the harmonic component is amplified together with the source vibration f1. That is, the harmonic component that is an integral multiple of the source vibration f1 is amplified to the same level together with the source vibration f1.
【００１４】次に、広帯域増幅器の出力を表面波フィル
タ１２に入力し、源振ｆ1に対して４倍となる高調波成
分ｆ4（622.08ＭHz）を出力する。要するに、表面波フ
ィルタ１２によって、高調波成分ｆ4を選択する。但
し、厳格には、表面波フィルタの帯域特性により高調波
成分ｆ4を中心とした周波数領域ｆ4±Δｆが出力され
る。そして、周波数領域ｆ4±Δｆの中ではｆ4のレベル
が格段に高い。Next, the output of the broadband amplifier is input to the surface acoustic wave filter 12, and a harmonic component f4 (622.08 MHz) that is four times the source oscillation f1 is output. In short, the harmonic component f4 is selected by the surface wave filter 12. However, strictly, a frequency region f4 ± Δf centered on the harmonic component f4 is output due to the band characteristics of the surface acoustic wave filter. Then, in the frequency range f4 ± Δf, the level of f4 is remarkably high.
【００１５】最後に、広帯域増幅器３Ｂによって高調波
成分ｆ4を増幅する。ここでは、広帯域増幅器３Ｂの直
線部を利用して増幅する。すなわち、入力レベルに応じ
て増幅し、入力レベルが大きいほど出力も大きい。した
がって、周波数領域ｆ4±Δｆの中ではｆ4のレベルが格
段に高いので、高調波ｆ4が発振出力として生成され
る。Finally, the harmonic component f4 is amplified by the wideband amplifier 3B. Here, amplification is performed using the linear portion of the broadband amplifier 3B. That is, the signal is amplified according to the input level, and the higher the input level, the higher the output. Therefore, in the frequency range f4 ± Δf, the level of f4 is extremely high, so that a harmonic f4 is generated as an oscillation output.
【００１６】このようなことから、前述したような源振
の逓倍方式ではなく、高調波成分を使用するので、複数
段の逓倍増幅器２を使用することがない。そして、基本
的には、電圧制御型の水晶発振器、２個のリニアＩＣ増
幅器３（ＡＢ）及び表面波フルの合計４素子で構成でき
る。In view of the above, a harmonic component is used instead of the above-described source oscillation frequency multiplying method, so that the multiplying amplifier 2 in a plurality of stages is not used. Basically, it can be composed of a total of four elements of a voltage controlled crystal oscillator, two linear IC amplifiers 3 (AB), and a full surface wave.
【００１７】したがって、逓倍方式に比較し、複数の逓
倍増幅器を構成するトランジスタ及び抵抗や共振回路の
コンデンサ、インダクタを使用することがないので、格
段に小型化を促進できる。ちなみに、従来例では、２０
（長さ）×２０（幅）ｍｍの面積を要したが、概ね１０
×１０ｍｍにまで縮小でき、面積比で約１／４とするこ
とができる。また、素子数が極端に減少するので、高周
波発振器の信頼性も高まる。Therefore, as compared with the multiplication method, there is no need to use transistors and resistors constituting a plurality of multiplication amplifiers, capacitors and inductors of a resonance circuit, and it is possible to greatly promote downsizing. By the way, in the conventional example, 20
It required an area of (length) x 20 (width) mm, but approximately 10
The size can be reduced to 10 mm, and the area ratio can be reduced to about 1/4. Further, since the number of elements is extremely reduced, the reliability of the high-frequency oscillator is improved.
【００１８】[0018]
【他の事項】上記実施例では、高周波発振器は電圧制御
型としたが、これに限らず、通常の水晶発振器に適用で
きる。また、最終段の広帯域増幅器３Ｂは特定された高
調波成分のみを増幅すればよいので、広帯域でなくても
よい。[Other Matters] In the above embodiment, the high-frequency oscillator is of the voltage control type. However, the present invention is not limited to this and can be applied to a normal crystal oscillator. Further, the wideband amplifier 3B at the final stage only needs to amplify the specified harmonic component, and therefore need not be a wideband.
【００１９】[0019]
【発明の効果】本発明は、発振回路の出力を広帯域増幅
器によって増幅出力を得て、増幅出力から発振周波数の
高調波成分を表面波フィルタによって選択し、高調波成
分を増幅して発振出力を得るので、素子数を少なくして
小型化を促進し、信頼性の高い高周波発振器を提供でき
る。According to the present invention, the output of the oscillation circuit is amplified by a wide-band amplifier, a harmonic component of the oscillation frequency is selected from the amplified output by a surface wave filter, and the harmonic component is amplified to produce an oscillation output. Therefore, the number of elements can be reduced, miniaturization can be promoted, and a highly reliable high-frequency oscillator can be provided.
【図１】本発明の一実施例を説明する高周波発振器のブ
ロック回路図である。FIG. 1 is a block circuit diagram of a high-frequency oscillator explaining one embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例を説明する広帯域増幅器の特
性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram of a broadband amplifier explaining one embodiment of the present invention.
【図３】本発明の一実施例を説明する発振周波数（源
振）と高調波成分との関係図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between an oscillation frequency (source vibration) and a harmonic component for explaining an embodiment of the present invention.
【図４】本発明の一実施例を説明する源振と高調波成分
との増幅後の関係図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a source vibration and a harmonic component after amplification, illustrating an embodiment of the present invention.
【図５】従来例を説明する高周波発振器の回路図であ
る。FIG. 5 is a circuit diagram of a high-frequency oscillator explaining a conventional example.
【図６】従来例を説明する高周波発振器の構造図であ
る。FIG. 6 is a structural view of a high-frequency oscillator explaining a conventional example.
１ 水晶発振器、２ 逓倍増幅器、３ 広帯域増幅器、
４ 水晶振動子、５、８ トランジスタ、６ 可変容量
ダイオード、７ 共振回路、９ 端子、１０回路基板、
１１ 回路素子、１２ 表面波フィルタ．1 crystal oscillator, 2 multiplier, 3 broadband amplifier,
4 crystal oscillator, 5, 8 transistor, 6 variable capacitance diode, 7 resonance circuit, 9 terminal, 10 circuit board,
11 circuit elements, 12 surface wave filters.
Claims (1)
波水晶発振器において、前記発振回路の出力を広帯域増
幅器によって増幅出力を得て、前記発振回路における発
振周波数の高調波成分を前記増幅出力から弾性表面波フ
ィルタによって選択し、前記高調波成分を増幅して発振
出力を得たことを特徴とする高周波水晶発振器。In a high frequency crystal oscillator comprising an oscillation circuit using a crystal oscillator, an output of the oscillation circuit is amplified by a broadband amplifier, and a harmonic component of an oscillation frequency in the oscillation circuit is converted from the amplified output. A high-frequency crystal oscillator selected by a surface acoustic wave filter and amplifying the harmonic component to obtain an oscillation output.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32931899A JP2001148614A (en) | 1999-11-19 | 1999-11-19 | High frequency crystal oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32931899A JP2001148614A (en) | 1999-11-19 | 1999-11-19 | High frequency crystal oscillator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001148614A true JP2001148614A (en) | 2001-05-29 |
Family
ID=18220129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32931899A Pending JP2001148614A (en) | 1999-11-19 | 1999-11-19 | High frequency crystal oscillator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001148614A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010153972A (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | High-frequency colpitts circuit |
| US9200778B2 (en) | 2004-10-18 | 2015-12-01 | Samsung Display Co., Ltd. | Light emitting diode and lens for the same |
-
1999
- 1999-11-19 JP JP32931899A patent/JP2001148614A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9200778B2 (en) | 2004-10-18 | 2015-12-01 | Samsung Display Co., Ltd. | Light emitting diode and lens for the same |
| JP2010153972A (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | High-frequency colpitts circuit |
| US8154355B2 (en) | 2008-12-24 | 2012-04-10 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd | High-frequency colpitts circuit |
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