JP4086903B2 - 共有出力回路を備えた発振器−送信機 - Google Patents

Description

発明の分野
この発明は一般的には無線周波数発振器−送信機の分野に向けられており、かつより特定的には発振器−送信機のための特定のアーキテクチャに関する。
発明の背景
無線周波数（ＲＦ）発振器−送信機（ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ−ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓ）は種々のアーキテクチャを使用して構成される。遠隔キーレス入力（ｒｅｍｏｔｅ−ｋｅｙｌｅｓｓ−ｅｎｔｒｙ：ＲＫＥ）発振器−送信機に見られるもののような、バッテリ動作の設計では、絶えず存在する設計上の挑戦はバッテリにおける最小の電力消費と共に最大の電力を出力することである。
通常ＲＫＥ発振器−送信機において使用される、１つのアーキテクチャはコルピッツ発振器構成に基づいている。１トランジスタ増幅器のコルピッツ発振器の設計は大部分の用途について与えられたバッテリ動作電圧に対し充分な電力を出力しない。２トランジスタ増幅器のコルピッツ発振器の設計は２つの別個の発振回路を使用し、各々の発振回路はコモンベースまたはベース接地（ｃｏｍｍｏｎ−ｂａｓｅ）構成で形成されたそれ自身の出力タンク回路を備えている。２トランジスタ増幅器設計はしばしば与えられたバッテリ動作電圧に対して単一トランジスタ増幅器設計よりも多くの出力電力を提供するが、この手法は２つの別個の出力タンク回路が製造されかつ同調されなければならないためコストがかかりかつ製造するのがより困難である。さらに、２つの別個の出力タンク回路に関連する付加的な部品のため、この手法はフィールドにおける使用において信頼性が低い。さらに、２トランジスタ増幅器のベース接地構成のコルピッツ発振器設計は発振回路において不必要にリアクティブ素子に対する負荷をかけ、Ｑを低減させ結果としてより純粋でない正弦波を発生する安定度の低い発振器を生じる。無線システムにおいて汚染された純度（ｐｕｒｉｔｙ）は主たる性能上の不都合であり、それは送信出力電力は純度の尺度を含むよう当局によって規制されているからである。したがって、もし送信されるエネルギが純粋の正弦波形式のものでなければ、発振器の出力電力は他の無線周波システムと干渉しないようにトリムバックまたは調整され（ｔｒｉｍｍｅｄ ｂａｃｋ）なければならない。
必要なことは電力効率が良く、信頼性があり、比較的純粋な正弦波を出力し、かつまた製造が容易な発振器−送信機設計である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の好ましい実施形態に係わる発振器−送信機のための好ましいアーキテクチャを示す回路図である。
図２は、本発明の別の実施形態に係わる発振器−送信機のための他のアーキテクチャを示す回路図である。
好ましい実施形態の詳細な説明
発振器−送信機は発振器配列に構成された第１の増幅器および第２の増幅器の間に結合された入力タンク回路を含む。無線周波エネルギを放射するための、出力タンク回路が前記第１および第２の増幅器の出力の間に結合される。出力タンクは前記第１および第２の増幅器の双方によって提供されるエネルギを放射する。好ましくは、前記発振器−送信機は３１５ＭＨｚで動作する。この構成は電力効率が良くかつ２つの増幅器に結合された別個のタンク回路を使用した従来技術の２増幅器発振回路よりもより少ない部品を使用する。さらに、より少ない部品により、この設計はより信頼性がある。本実施形態の詳細をより良く理解するために、図１につき次に説明する。
図１は、本発明の好ましい実施形態に係わる発振器−送信機のための好ましいアーキテクチャを示す回路図である。発振器−送信機回路１００は初期動作周波数を決定するために２端子表面音響波（ＳＡＷ）装置１０１を使用する入力タンク回路を含む。
第１のトランジスタ増幅器１０３は前記表面音響波装置１０１の第１の端子１０４に結合された入力１０２を有する。第１のトランジスタ増幅器１０３はまた出力端子１０６を有する。第２のトランジスタ増幅器１０５は前記表面音響波装置１０１の第２の端子１０８に結合された入力１２０を有する。第２のトランジスタ増幅器１０５もまた出力端子１１０を有する。
エネルギを放射するための出力タンク回路はセンタタップ付きインダクタ１０７を有し、該インダクタ１０７は第１の端子１１２、第２の端子１１４、およびセンタタップ端子１１８を備えている。タンク容量１２２がインダクタ１０７の第１の端子１１２と第２の端子１１４との間に結合されている。インダクタ１０７のセンタタップ端子１１８は直流形式の電源１１９に接続されている。第１のトランジスタ増幅器１０３の出力端子１０６は前記第１の端子１１２に接続され、かつ前記第２のトランジスタ増幅器１０５の出力端子１１０は前記第２の端子１１４に接続されいる。
発振器−送信機回路１００を完成させるため、コモンエミッタまたはエミッタ接地（ｃｏｍｍｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ）構成の第１および第２のトランジスタ増幅器１０３および１０５への、対称フィードバック経路が第１のフィードバック容量１１３および第２のフィードバック容量１１５を使用して形成されている。また、「データ入力（ＤＡＴＡ ＩＮ）」端子１１７は入力を提供し、該入力には発振器−送信機回路１００を変調するために該発振器−送信機回路１００へと変調データが供給される。好ましくは、前記「データ入力」端子１１７は発振器−送信機回路１００のエネルギ出力を振幅変調するために使用される。
図２に示される別の実施形態では、別の発振器−送信機回路２００は第１の端子１１２における第１の容量２０９との間に結合されたセンタタップ付きインダクタ１０７を備えた出力タンク回路を有する。インダクタ１０７はまた第２の端子１１４における第２の容量２１１との間に結合されている。第１のトランジスタ増幅器１０３の出力端子１０６は第１の容量２０９とインダクタ１０７との間の第１の端子１１２に結合されている。また、第２のトランジスタ増幅器１０５の出力端子１１０は第２の容量２１１とインダクタ１０７との間の第２の端子１１４に結合されている。容量２０９および２１１は共に交流（ＡＣ）グランド端子２２２へと直接接続されている。
発振器−送信機回路１００および２００の１つの利点は伝統的な単一トランジスタのコルピッツ発振器構成に対して出力電力能力（ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）の大きな改善にある。この理由は端子１０６および１１０に存在する信号が回路グランド２２２に関して測定したときほぼ同じ振幅を有するが１８０度位相ずれになった電圧を有するためである。これらの信号は出力タンク回路（１０７および１２２）にわたり作用しかつ１８０度位相ずれになっているから、出力タンク回路（１０７および１２２）にかかる電圧は３ボルトのバッテリ給電回路において効果的に６ボルトへと倍化されかつしたがって出力タンク回路（１０７および１２２）を通して放射される出力電力は従来技術の単一トランジスタのコルピッツ発振器構成よりもずっと大きくなる。
伝統的な２トランジスタベース接地構成のコルピッツ発振器と比較した場合の発振器−送信機回路１００および２００の他の利点は送信電力の純度および発振器の安定度に関係する。本発明の発振器−送信機回路１００および２００のトランジスタ増幅器はエミッタ接地構成で構成されているから、出力タンク回路（１０７および１２２）の負荷はベース接地構成の場合よりも大幅に小さくなる。この低減された負荷（ｌｏａｄｉｎｇ）は出力タンク回路のより高いＱかつまたより純粋の正弦波の発生を生じる結果となる。さらに、発振器−送信機回路１００および２００において使用されるコレクタ−ベース容量フィードバックはベース接地設計において必要とされる構成よりも都合がよく、その理由はこれによって出力タンク回路（１０７および１２２）へのより小さな負荷を与え、結果としてより安定かつ純粋な電力の放射を生じるためである。
前記発振器−送信機回路１００および２００はまた、各々それ自身の出力タンク回路を備えた２つの別個の発振回路を使用する２トランジスタ増幅器のコルピッツ発振器設計よりも信頼性がありかつ製造が容易であり、これは組立てるべきおよび保証すべき部品がより少ないためである。

Claims (21)

1. 共有出力回路を備えた発振器−送信機であって、
   第１の端子、第２の端子、およびセンタタップ端子を備えたインダクタ、および前記インダクタの第１の端子と第２の端子との間に結合されたタンク容量を備えたエネルギを放射する出力タンク回路、
   入力タンク回路を備えた第１の増幅器であって、該第１の増幅器の出力は前記出力タンク回路の第１の端子に結合されているもの、そして
   入力タンク回路を備えた第２の増幅器であって、該第２の増幅器の出力は前記出力タンク回路の第２の端子に結合されているもの、
   を具備することを特徴とする共有出力回路を備えた発振器−送信機。
2. 前記入力タンク回路は表面音響波装置を具備することを特徴とする請求項１に記載の発振器−送信機。
3. さらに、
   前記発振器−送信機に動作電力を供給するための直流形式の電源、
   を具備し、前記出力タンク回路のインダクタのセンタタップ端子は該直流形式の電源に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の発振器−送信機。
4. さらに、前記第１および第２の増幅器の双方に結合されたデータ入力端子を具備することを特徴とする請求項１に記載の発振器−送信機。
5. 前記第１および第２の増幅器の双方はエミッタ接地回路で構成されているトランジスタからなることを特徴とする請求項１に記載の発振器−送信機。
6. 前記第１の増幅器の入力は前記第２の増幅器の出力に結合され、かつ前記第２の増幅器の入力は前記第１の増幅器の出力に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の発振器−送信機。
7. 前記第１の増幅器の入力と前記第２の増幅器の出力との間の結合部はフィードバック容量を備え、かつ前記第２の増幅器の入力と前記第１の増幅器の出力との間の結合部は他のフィードバック容量を具備することを特徴とする請求項６に記載の発振器−トランジスタ。
8. 共有出力回路を備えた発振器−送信機であって、
   交流グランド端子、
   第１の端子、第２の端子、およびセンタタップ端子を備えたインダクタ、前記第１の端子と前記交流グランド端子との間に結合された第１の容量、および前記第２の端子と前記交流グランド端子との間に結合された第２の容量を備えたエネルギを放射する出力タンク回路、
   入力タンク回路を備えた第１の増幅器であって、該第１の増幅器の出力は前記出力タンク回路の第１の端子に結合されているもの、そして
   入力タンク回路を備えた第２の増幅器であって、該第２の増幅器の出力は前記出力タンク回路の第２の端子に結合されているもの、
   を具備し、前記第１の増幅器の入力はフィードバック容量を介して前記第２の増幅器の出力に結合され、かつ前記第２の増幅器の入力は他のフィードバック容量を介して前記第１の増幅器の出力に結合されていることを特徴とする共有出力回路を備えた発振器−送信機。
9. 前記入力タンク回路は表面音響波装置を具備することを特徴とする請求項８に記載の発振器−送信機。
10. さらに、
    前記発振器−送信機に動作電力を提供するための直流形式の電源、
    を具備し、前記出力タンク回路のインダクタのセンタタップ端子は該直流形式の電源に接続されていることを特徴とする請求項９に記載の発振器−送信機。
11. さらに、前記第１および第２の増幅器の双方に結合されたデータ入力端子を具備することを特徴とする請求項１０に記載の発振器−送信機。
12. 前記第１のおよび第２の増幅器の双方はエミッタ接地形式で構成されたトランジスタからなることを特徴とする請求項８に記載の発振器−送信機。
13. 共有出力回路を備えた無線周波発振器−送信機であって、
    第１および第２の端子を備えた２端子表面音響波装置、
    第１の端子、第２の端子、およびセンタタップ端子を備えたインダクタ、および前記インダクタの第１の端子と第２の端子との間に接続されたタンク容量を備えたエネルギを放射する出力タンク回路、
    前記表面音響波装置の第１の端子に接続された入力および出力を有する第１のトランジスタ増幅器であって、該第１のトランジスタ増幅器の出力は前記出力タンク回路の第１の端子に接続されているもの、そして
    前記表面音響波装置の第２の端子に接続された入力および出力を有する第２のトランジスタ増幅器であって、該第２のトランジスタ増幅器の出力は前記出力タンク回路の第２の端子に接続されているもの、
    を具備することを特徴とする共有出力回路を備えた無線周波発振器−送信機。
14. さらに、
    前記発振器−送信機に動作電力を供給するための直流形式の電源、
    を具備し、前記出力タンク回路のインダクタのセンタタップ端子は前記直流形式の電源に接続されていることを特徴とする請求項１３に記載の発振器−送信機。
15. さらに、前記第１および第２のトランジスタ増幅器の双方の入力に接続されたデータ入力端子を具備することを特徴とする請求項１４に記載の発振器−送信機。
16. 前記第１および第２のトランジスタ増幅器の双方はエミッタ接地形式で構成されたトランジスタからなることを特徴とする請求項１５に記載の発振器−送信機。
17. 前記第１のトランジスタ増幅器の入力は第１のフィードバック容量を介して前記第２のトランジスタ増幅器の出力に接続され、かつ前記第２のトランジスタ増幅器の入力は第２のフィードバック容量を介して前記第１のトランジスタ増幅器の出力に接続されていることを特徴とする請求項１６に記載の発振器−送信機。
18. 共有出力回路を備えた発振器−送信機であって、
    第１および第２の端子を備えた２端子表面音響波装置、
    交流グランド端子、
    第１の端子、第２の端子、およびセンタタップ端子を備えたインダクタ、前記第１の端子と交流グランド端子との間に結合された第１の容量、および前記第２の端子と前記交流グランド端子との間に結合された第２の容量を備えたエネルギを放射する出力タンク回路、
    前記表面音響波装置の第１の端子に接続された入力および出力を有する第１のトランジスタ増幅器であって、該第１のトランジスタ増幅器の出力は前記出力タンク回路の第１の端子に接続されているもの、そして
    前記表面音響波装置の第２の端子に接続された入力および出力を有する第２のトランジスタ増幅器であって、該第２のトランジスタ増幅器の出力は前記出力タンク回路の第２の端子に接続されているもの、
    を具備し、前記第１のトランジスタ増幅器の入力は第１のフィードバック容量を介して前記第２のトランジスタ増幅器の出力に接続され、かつ前記第２のトランジスタ増幅器の入力は第２のフィードバック容量を介して前記第１のトランジスタ増幅器の出力に接続されていることを特徴とする共有出力回路を備えた発振器−送信機。
19. さらに、
    前記発振器−送信機に動作電力を供給するための直流形式の電源、
    を具備し、前記出力タンク回路のインダクタのセンタタップ端子は前記直流形式の電源に接続されていることを特徴とする請求項１８に記載の発振器−送信機。
20. さらに、前記第１および第２のトランジスタ増幅器の双方の入力に結合されたデータ入力端子を具備することを特徴とする請求項１９に記載の発振器−送信機。
21. 前記第１および第２のトランジスタ増幅器の双方はエミッタ接地形式で構成されたトランジスタからなることを特徴とする請求項２０に記載の発振器−送信機。

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