專利名稱：電壓控制振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括使用電感元件和可變電容元件構(gòu)成的共振部的電壓控制振蕩器(VCO =Voltage Control Oscillator)。
背景技術(shù)：
本專利申請(qǐng)人開發(fā)了能夠輸出數(shù)GHz 數(shù)十GHz這樣的高頻段的頻率信號(hào)的小型的電壓控制振蕩器(以下，稱為VC0)。圖11為表示進(jìn)行本發(fā)明改良之前的VCO構(gòu)成例的電路圖。該VCO是在由發(fā)射極接地型的晶體管21和向該晶體管21反饋頻率信號(hào)的反饋部 2構(gòu)成的科耳皮茲(Colpitts)振蕩電路上連接有包含可變電容元件即第一、第二變?nèi)荻O管(varicap) 13、14和電感元件11的共振部1的構(gòu)成，通過這些晶體管21、反饋部2和共振部1形成振蕩環(huán)路。在該VCO中，通過將設(shè)計(jì)變更比較少的晶體管21和其后段的緩沖放大器31、32、 分頻電路33形成于共用的IC電路部3(集成電路)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化和制造成本的削減。另外，通常在晶體管21上連接有用于調(diào)整供給至基極端子的偏壓的偏壓電路。如圖11所示的例中，通過與晶體管21的偏壓端子連接的基極·分壓電阻(base · bleeder resistance)R2.R3和與發(fā)射極端子連接的發(fā)射極電阻Rl形成電流反饋型的偏壓電路。偏壓電路通過變更基極 分壓電阻R2、R3和發(fā)射極電阻Rl的電阻值，能夠調(diào)整晶體管21的動(dòng)作點(diǎn)，例如，根據(jù)VCO的振蕩頻率范圍適當(dāng)選擇合適的電阻值。因此，作為偏壓電路內(nèi)各電阻Rl R3的具體構(gòu)成，與在IC電路部3內(nèi)安裝電阻Rl R3相比，適當(dāng)選擇與IC電路部3分體的電阻元件并與IC電路部3內(nèi)的晶體管21連接時(shí)，能夠節(jié)省準(zhǔn)備每個(gè)振蕩頻率不同的IC電路部3制作用掩模的時(shí)間和成本等，因此，優(yōu)點(diǎn)更多。于是，在將包含晶體管21的IC電路部3與構(gòu)成其偏壓電路的電阻元件Rl R3 分體的情況下，這些IC電路部3和電阻元件Rl R3經(jīng)由形成于基體基板上的配線相互連接。例如，通過一般的回流式焊接表面安裝至基板時(shí)，這些IC電路部3、電阻元件Rl R3 載置于涂覆有焊錫膏的配線上的焊盤，在回流爐內(nèi)進(jìn)行焊接。但是，本發(fā)明的發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，如果這樣將IC電路部3中的晶體管21與電阻元件 Rl R3分體構(gòu)成VC0，則發(fā)現(xiàn)在5GHz以上的例如IOGHz以上的高頻區(qū)域內(nèi)，相位噪聲的電平(level，程度)變大等導(dǎo)致頻率特性惡化的情況。因此，調(diào)查這樣的頻率特性發(fā)生惡化的主要原因后，如圖11中示意性所示，發(fā)現(xiàn)在基極·分壓電阻R2、R3的焊盤與IC電路部3 的焊盤之間形成雜散電容，引起頻率特性惡化。作為降低這種雜散電容的技術(shù)手段，考慮到拉開IC電路部3與基極·分壓電阻 R2、R3的距離。但是，以不形成雜散電容的程度將這些基極·分壓電阻R2、R3與IC電路部 3分離配置，不僅違反了 VCO的小型化要求，另外，也帶來了由于延長(zhǎng)配線而引起的電感成分和電阻損耗的增加。在此，專利文獻(xiàn)1中記載有如下的VC0，在構(gòu)成科耳皮茲振蕩電路的晶體管的后段串聯(lián)(cascade，級(jí)聯(lián))連接頻率信號(hào)的緩沖放大(buffer-amp)用的晶體管，將該緩沖放大用的晶體管和構(gòu)成其偏壓電路的電阻形成在共用的IC電路內(nèi)。但是，如果在IC電路內(nèi)內(nèi)裝全偏壓電路，則如上所述，需要根據(jù)振蕩頻率將IC電路分開制作，這成為準(zhǔn)備振蕩頻率范圍不同的多種VCO時(shí)的成本上升的主要原因?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開平8-167844號(hào)公報(bào)段落0019，圖2

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于，提供一種小型、頻率特性良好的電壓控制振蕩器。本發(fā)明提供一種電壓控制振蕩器，其特征在于，具備共振部，其包含靜電電容根據(jù)從外部輸入的頻率控制用的控制電壓而變化的可變電容元件，和電感元件，該共振部根據(jù)上述靜電電容調(diào)整共振頻率；發(fā)射極接地型晶體管，其用于放大從該共振部輸入至基極端子的頻率信號(hào)；反饋部，其包含反饋用的電容元件，將從上述晶體管的發(fā)射極端子輸出的頻率信號(hào)經(jīng)由上述基極端子反饋給晶體管，該反饋部與晶體管和上述共振部一同構(gòu)成振蕩環(huán)路；基極·分壓電阻(base · bleeder resistance)，其用于調(diào)整施加于上述晶體管的基極端子的偏壓(偏置電壓)；和發(fā)射極電阻，其設(shè)于該晶體管的發(fā)射極端子和地線之間，用于調(diào)整上述晶體管的動(dòng)作點(diǎn)，其中上述晶體管和基極·分壓電阻形成于共用的集成電路內(nèi)，另一方面，上述發(fā)射極電阻由與該集成電路分體的電阻元件構(gòu)成，將這些集成電路、電阻元件、上述共振部和上述反饋部設(shè)置于共用的基板上。 上述電壓控制振蕩器也可以具備以下特征。(a)上述基板為水晶基板。(b)上述共振頻率為5GHz以上。根據(jù)本發(fā)明，由于在與晶體管共用的集成電路內(nèi)形成基極·分壓電阻，因此，將它們分體構(gòu)成時(shí)，能夠降低在高頻的振蕩頻率區(qū)域內(nèi)在焊盤之間產(chǎn)生的雜散電容。另外，關(guān)于對(duì)雜散電容的產(chǎn)生影響較小的發(fā)射極電阻，通過使其成為與上述集成電路分體的電阻元件，與發(fā)射極電阻也在集成電路內(nèi)形成的情況相比，晶體管的動(dòng)作點(diǎn)調(diào)整變得容易。


圖1是表示本實(shí)施方式的電壓控制振蕩器(VCO)的構(gòu)成例的電路圖；圖2是表示上述VCO的變形例的電路圖；圖3是表示上述VCO的外觀構(gòu)成的立體圖；圖4是上述VCO的平面圖；圖5是上述VCO的側(cè)面圖；圖6是表示上述VCO的IC電路部與基板上電路部之間的連接部的構(gòu)成的放大平面圖；圖7是表示設(shè)于上述VCO的基板上電路部的構(gòu)成的平面圖；圖8是上述基板上電路部的側(cè)面圖；圖9是上述基板上電路部的放大平面圖；圖10是表示相對(duì)于實(shí)施例和比較例的VCO的振蕩頻率的負(fù)電阻的特性圖；圖11是表示改良前VCO之一例的電路圖。符號(hào)說明Rl發(fā)射極電阻
R2分壓電阻
R3基極電阻
1共振部
2反饋部
21晶體管
3IC電路部
5水晶基板
10基板上電路部
11電感元件
12電容器
13變?nèi)荻O管
14變?nèi)荻O管
15電容器
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1的電路圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的VCO的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖1中，1為共振部，該共振部1具備電感元件11與電容元件即電容器12的串聯(lián)共振用的串聯(lián)電路。電感元件11上并聯(lián)連接有由可變電容元件即第一變?nèi)荻O管13、第二變?nèi)荻O管14和電容元件即電容器15構(gòu)成的串聯(lián)電路，構(gòu)成共振用的并聯(lián)電路。即，該共振部1具有上述串聯(lián)電路的串聯(lián)共振頻率(共振點(diǎn))和上述并聯(lián)電路的并聯(lián)共振頻率(反共振點(diǎn))，通過共振點(diǎn)的頻率決定振蕩頻率。該例中，設(shè)定各電路要素的常數(shù)以使得共振點(diǎn)比反共振點(diǎn)大，這樣，由于具有反共振點(diǎn)，從而共振點(diǎn)附近的頻率特性變陡。另外，圖1中，16為控制電壓用的輸入端子，通過向該輸入端子16供給的控制電壓，調(diào)整第一變?nèi)荻O管13和第二變?nèi)荻O管14的電容值，由此，上述并聯(lián)電路的反共振點(diǎn)移動(dòng)，其結(jié)果是共振點(diǎn)也移動(dòng)，調(diào)整振蕩頻率。除了第一變?nèi)荻O管13外還使用第二變?nèi)荻O管14的理由是為了增大頻率的調(diào)整幅度。17為穩(wěn)壓用的電容器，18,19為偏壓用的感應(yīng)器(電感器)。另外，在共振部1的后段側(cè)設(shè)有基極與共振部1內(nèi)的電容器12連接，并且形成于集成電路即IC電路部3內(nèi)的NPN型晶體管21 ；和用于將該晶體管21的發(fā)射極輸出反饋給基極的反饋部2。反饋部2將反饋用的電容元件即兩個(gè)電容器22、23串聯(lián)連接而構(gòu)成，同時(shí)，一側(cè)的電容器22連接于晶體管21的基極端子-發(fā)射極端子之間，另一側(cè)的電容器23連接于上述晶體管21的發(fā)射極端子-地線之間，調(diào)整向基極端子側(cè)反饋的電壓。晶體管21的發(fā)射極連接于上述反饋部2的兩個(gè)電容器22、23的連接點(diǎn)，進(jìn)而經(jīng)由感應(yīng)器M和發(fā)射極電阻Rl而接地。在此，如上所述，本例的晶體管21設(shè)置于IC電路部3 內(nèi)，因此，共振部1和反饋部2的電容器12、22經(jīng)由構(gòu)成該IC電路部3的芯片的端子Tl與晶體管21的基極連接，另外，反饋部2的各電容器22、23和感應(yīng)器M經(jīng)由上述芯片的端子 T2與晶體管21的發(fā)射極連接。該觀點(diǎn)中，端子Tl相當(dāng)于本實(shí)施方式的基極端子，端子T2 相當(dāng)于發(fā)射極端子。在以上說明的VCO的電路中，通過共振部1、晶體管21和反饋部2構(gòu)成振蕩環(huán)路， 如果控制電壓從外部輸入至輸入端子16，則根據(jù)與上述共振部1共振點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的振蕩頻率，振蕩環(huán)路發(fā)生振蕩。在IC電路部3內(nèi)，例如設(shè)置有與晶體管21的集電極連接的兩個(gè)緩沖放大器31、32，經(jīng)由端子部T3從一個(gè)緩沖放大器31取出振蕩輸出(振蕩頻率的信號(hào))， 經(jīng)由端子部T4從另一個(gè)緩沖放大器32取出將振蕩輸出通過分頻電路33分頻后的頻率信號(hào)。本例的VCO中，通過上述振蕩環(huán)路，能夠使例如6GHz 20GHz的范圍的頻率信號(hào)進(jìn)行振蕩，在IOGHz中能輸出頻率特性最好的頻率信號(hào)。下面，將以得到最佳的特性的方式調(diào)整的頻率稱為設(shè)計(jì)頻率。另外，共振部1也可以為將變?nèi)荻O管和電感元件11串聯(lián)連接并通過該串聯(lián)電路的串聯(lián)共振頻率決定振蕩頻率的電路構(gòu)成，該情況下，變?nèi)荻O管兼作本發(fā)明的權(quán)利要求中的共振部1的電容元件。以上說明的VCO中，在形成于IC電路部3內(nèi)的晶體管21上連接有用于調(diào)節(jié)對(duì)基極施加的基極電壓的偏壓電路。而且，成為能夠抑制在背景技術(shù)中說明的因?yàn)殡s散電容導(dǎo)致的頻率特性的惡化的結(jié)構(gòu)。下面，說明關(guān)于偏壓電路的具體的構(gòu)成。如圖1所示，基極 分壓電阻R2、R3為將由直流電源施加的電壓Vcc分壓，且用于向晶體管21的基極施加的分壓電路，在直流電源Vcc-基極之間設(shè)有電阻R3，在基極-地線之間設(shè)有電阻R2。如背景技術(shù)中所說明，在由與IC電路部3分體的電阻元件構(gòu)成這些基極·分壓電阻R2、R3的情況下，在連接IC電路部3與電阻元件的焊盤之間產(chǎn)生雜散電容， 成為頻率特性惡化的主要原因。于是，本實(shí)施方式的VCO中，將這些基極·分壓電阻R2、R3 設(shè)在IC電路部3內(nèi)，除去成為雜散電容的產(chǎn)生原因的焊盤，由此，實(shí)現(xiàn)頻率特性的改善。另一方面，調(diào)整晶體管21的發(fā)射極-地線之間的電位差的發(fā)射極電阻R1，作為與 IC電路部3分體的電阻元件而構(gòu)成，配置于該IC電路部3外。在IC電路部3和發(fā)射極電阻Rl分體的情況下，這些零件經(jīng)由焊盤連接，也被認(rèn)為是產(chǎn)生雜散電容的原因。但是，如圖 1所示，由于發(fā)射極電阻Rl與構(gòu)成反饋部2的電容器23連接，因此，如果將除去在電阻Rl 的焊盤產(chǎn)生的雜散電容的電容值作為電容器23的電容，則能夠等效地消除影響。在此，以降低雜散電容為目的時(shí)，例如，如果不僅基極 分壓電阻R2、R3，而且發(fā)射極電阻Rl也在IC電路部3內(nèi)形成，則從制造IC電路部3時(shí)的掩模制作的時(shí)間和成本來看， 準(zhǔn)備多種IC電路部3是不現(xiàn)實(shí)的。因此，只能根據(jù)振蕩頻率等準(zhǔn)備多種預(yù)先調(diào)整了晶體管 21的動(dòng)作點(diǎn)的IC電路部3，成為準(zhǔn)備振蕩頻率范圍不同的多種VCO時(shí)的限制。在這一點(diǎn)上，針對(duì)與IC電路部3之間不容易產(chǎn)生雜散電容的發(fā)射極電阻R1，通過由與該IC電路部3分體的電阻元件構(gòu)成，使發(fā)射極電阻Rl的電阻值變化變得容易，晶體管
621的動(dòng)作點(diǎn)調(diào)整的自由度增加。圖1中，R4為用于調(diào)整向集電極施加的直流電壓Vcc的集電極電阻。另外，由于對(duì)R4施加的是直流電壓，所以，例如圖2所示，即使設(shè)置在IC電路部3的外部，也會(huì)產(chǎn)生雜散電容，但是，對(duì)振蕩特性影響不大。下面，參照?qǐng)D3 圖9對(duì)該VCO的具體概觀、共振部1和反饋部2、以及IC電路部 3的布局進(jìn)行說明。本例的VC0，例如形成于AT切割的水晶基板5上，在該水晶基板5上配置有共振部1和反饋部2、及IC電路部3、以及周邊零件等電子零件。在此，在水晶基板5上形成VCO的理由如下所述。在振蕩數(shù)GHz或者數(shù)十GHz的高頻帶的頻率信號(hào)的VCO中，可能成為基板的尺寸比輸出的頻率信號(hào)的波長(zhǎng)還長(zhǎng)的分布常數(shù)電路。該情況下，可能在該基板上，振幅逆轉(zhuǎn)的信號(hào)流動(dòng)，這些信號(hào)彼此相互干涉，不能輸出電信號(hào)，或者必須要將包含VCO的基板的尺寸，小型化至實(shí)用上的制作較為困難的尺寸。例如在作為基體基板使用例如由氧化鋁(Al2O3)構(gòu)成的LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics，低溫共燒陶瓷)的情況下，LTCC的相對(duì)介電常數(shù)ε r例如為9 10程度，因此，在基板上傳播的表面上的電信號(hào)的波長(zhǎng)比實(shí)際的波長(zhǎng)變短。因此，為了抑制電信號(hào)的干涉(干擾)，優(yōu)選為將基板的尺寸減小至電信號(hào)的波長(zhǎng)的例如1/10程度，但是，現(xiàn)實(shí)上難以在這樣大小的基板上形成電路、或安裝電子零件。在這一點(diǎn)上，對(duì)于水晶基板5而言，例如，相對(duì)介電常數(shù)、在3 5程度的范圍內(nèi)的例如3. 8，電能的損失(介電損耗角正切tan δ )為0. 00008程度。另外，水晶基板5的 Q 值為 12500( = 1/0. 00008)程度。在此，IOGHz的頻率信號(hào)的真空中的波長(zhǎng)約為3cm程度，但是，由于電介質(zhì)中的頻率信號(hào)的波長(zhǎng)等于用與該電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)的1/2乘方的值除上述真空中的波長(zhǎng)所得的值，因此，在水晶基板5的相對(duì)介電常數(shù)、為3. 8的情況下，該頻率信號(hào)的表面上的波長(zhǎng)為1.5cm程度。所以，在上述頻率信號(hào)的表面上的波長(zhǎng)的1/10程度、即約1.5mm 2. Omm程度的區(qū)域內(nèi)，通過在該基板上形成電感元件11和電容器12、15(相當(dāng)于下述的電路部10)，能夠?qū)⒃摶迳想娐凡?0作為集中常數(shù)電路使用。如果是1. 5mm 2. Omm程度的區(qū)域，則如下所述，利用光刻法能夠?qū)崿F(xiàn)形成電感元件11和電容器12、15。下面，對(duì)這些電感元件11和電容器12、15的具體構(gòu)成進(jìn)行說明，如圖6所示，在水晶基板5上形成由接地電極51，和在水晶基板5上用于將上述電子零件分別電連接的導(dǎo)電線路6構(gòu)成的，例如從下側(cè)按順序?qū)盈BCr (鉻)和Cu(銅)而成的金屬膜，構(gòu)成共面線，這些接地電極51和導(dǎo)電線路6以分體的方式進(jìn)行配置。在此，圖6為將水晶基板5上的局部區(qū)域切開并放大記載的圖，另外，在相當(dāng)于接地電極51和下述基板上電路部10的區(qū)域標(biāo)注影線。另外，圖6中，對(duì)與IC電路部3內(nèi)的晶體管21的基極、發(fā)射極和集電極連接的導(dǎo)電線路6的連接端子8分別標(biāo)注B、E和C的符號(hào)。如圖5所示，上述電子零件中，除基板上電路部10以外的各種電子零件，例如通過焊接等，經(jīng)由焊盤部7固定于水晶基板5上，使各連接端子8、導(dǎo)電線路6電連接。而且，雖然圖3、圖4等中省略了記載，但利用引入水晶基板5上的上述導(dǎo)電線路6將這些電子零件連接，構(gòu)成如前文圖1所示的VCO的電路。另外，圖3、圖5中省略了導(dǎo)電線路6的記載，另外，圖4、圖6中只記載有部分導(dǎo)電線路6。
在此，例如圖3、圖4所示，設(shè)于IC電路部3外的構(gòu)成偏壓電路的發(fā)射極電阻Rl和其正前(前方)的感應(yīng)器對(duì)，夾著設(shè)有電容器23的基板上電路部10被配置在發(fā)射極的與連接端子8(1 未直接對(duì)向的位置，由此，在發(fā)射極電阻Rl和IC電路部3的焊盤部7之間難以形成雜散電容。另外，如圖3、圖4以及圖7、圖8所示，共振部1的電感元件11、電容器12、15和反饋部2的電容器22、23，例如通過光刻法等直接形成在水晶基板5的上表面?zhèn)鹊囊?guī)定區(qū)域內(nèi)。如果將由該區(qū)域內(nèi)形成的共振部1的電感元件11、電容器12、15和反饋部2的電容器 22、23構(gòu)成的電路部分稱為基板上電路部10，則如圖5、圖6所示，基板上電路部10通過水晶基板5上形成的導(dǎo)電線路6與IC電路部3等連接，構(gòu)成VC0。圖7中簡(jiǎn)化記載，構(gòu)成基板上電路部10的電容器12、15、22、23實(shí)際如圖9所示， 例如由梳齒電極構(gòu)成，與連接端子8和電感元件11分別連接。另一方面，例如圖7所示，共振部1的電感元件11作為由導(dǎo)電線路48構(gòu)成的條狀線而構(gòu)成。該電感元件11的一端側(cè)的區(qū)域被夾持于上述兩個(gè)電容器12、15，另一方面，另一端側(cè)與形成于水晶基板5表面的接地電極51連接。另外，對(duì)于電容器23，與梳齒電極連接的一端側(cè)的共用電極與發(fā)射極一側(cè)的連接端子8連接，另一側(cè)的共用電極與接地電極51連接。而且，從與電容器23連接的該接地電極51，如圖7所示向配置于基板上電路部10的側(cè)面的感應(yīng)器M側(cè)伸出導(dǎo)電線路52，該連接線經(jīng)由上述感應(yīng)器M與發(fā)射極電阻Rl連接。在此，圖8表示圖7所示的通過A-A’線切斷水晶基板5的縱剖側(cè)面圖，圖9為將圖7所示的基板上電路部10局部放大表示的圖。簡(jiǎn)單記載上述VCO的制造方法。例如，首先，在晶片上，作為電容器12、15、22、23， 按照如圖7所示的布局形成多個(gè)上述梳齒電極。然后，在該晶片上配置導(dǎo)電線路48形成電感元件11的圖案，形成基板上電路部10，同時(shí)形成接地電極51。接著，例如，通過切割等切斷晶片將水晶基板5單片化(芯片化)，例如，在印刷于晶片狀的水晶基板5上的焊盤部7 上焊接IC電路部3和變?nèi)荻O管14等零件。之后，通過以覆蓋水晶基板5上的各零件的方式安裝未圖示的蓋(cap)，由此制造VC0。根據(jù)本實(shí)施方式的VC0，具有如下的效果。由于在與晶體管21共用的IC電路部3 內(nèi)形成有基極·分壓電阻R2、R3，因此，將它們分體構(gòu)成時(shí)，能夠降低在高頻的振蕩頻率區(qū)域內(nèi)在焊盤部7之間產(chǎn)生的雜散電容。另外，關(guān)于對(duì)雜散電容的產(chǎn)生的影響較小的發(fā)射極電阻R1，通過形成為與上述IC電路部3分體的電阻元件，與發(fā)射極電阻Rl也在IC電路部 3內(nèi)形成的情況相比，晶體管的動(dòng)作點(diǎn)調(diào)整更容易。另外，通過將共振部1的電感元件11、電容器12、15和反饋部2的電容器22、23作為基板上電路部10形成于相對(duì)介電常數(shù)小的水晶基板5上，由此，例如與將該基板上電路部10形成于現(xiàn)有的LTCC上的情況相比，能夠?qū)幕迳想娐凡?0振蕩的頻率信號(hào)的表面上的波長(zhǎng)變長(zhǎng)。其結(jié)果是，相比于目前作為電感元件11和電容器12的基板使用的氟樹脂和LTCC等發(fā)揮更良好的特性(相對(duì)介電常數(shù)％、tanS)。而且，由于使用能夠通過光刻法形成微細(xì)的金屬膜的圖案的水晶基板5，因此，能夠在寬的調(diào)整區(qū)域得到低相位噪聲特性。另外，通過在該水晶基板上形成共振部1的電感元件11、電容器12、15和反饋部2 的電容器22、23(基板上電路部10)，將該基板上電路部10作為集中常數(shù)電路使用，例如，能夠使數(shù)GHz或者數(shù)十GHz這樣高頻帶的頻率信號(hào)穩(wěn)定地振蕩。
在此，水晶目前作為利用彈性波的壓電元件的器件使用，但本發(fā)明著眼于水晶的優(yōu)異物性(tan δ和相對(duì)介電常數(shù)、，)和能夠通過光刻法在表面上形成金屬膜的微細(xì)圖案這一點(diǎn)，在水晶基板5上形成構(gòu)成共振部1的電感元件11和電容器12、15和反饋部2的電容器22,23ο另外，本例中顯示了在形成有基板上電路部10的水晶基板5上配置其它電路部3 和變?nèi)荻O管14等的構(gòu)成例，但是，這些其它電路3、14不一定配置在水晶基板5上。例如， 也可以將與圖7 圖9所示的基板上電路部10相當(dāng)?shù)母髟?共振部1的電感元件11、電容器12、15和反饋部2的電容器22、23)形成于共用的水晶基板上，分別制作可作為集中常數(shù)電路使用的水晶芯片，在配置有其它電路部3和變?nèi)荻O管14等的例如氟樹脂或LTCC 制的基板上配置該水晶芯片，構(gòu)成VC0。另外，本發(fā)明不限于適用于在水晶基板5和水晶芯片上形成有共振部1和反饋部 2的VC0。例如，在LTCC等陶瓷基板上設(shè)置具備共振部1和反饋部2、晶體管21的IC電路部3而構(gòu)成VCO的情況下，通過在IC電路部3內(nèi)形成基極·分壓電阻R2、R3，也可以抑制雜散電容的產(chǎn)生帶來的頻率特性的惡化。另外，通過使發(fā)射極電阻Rl設(shè)于IC電路部3夕卜， 晶體管21的動(dòng)作點(diǎn)調(diào)整的自由度變高。而且，對(duì)于水晶基板5和水晶芯片、陶瓷基板上配置的各元件，也不限定于特定的方式。關(guān)于上述電容器12、15、22、23，取代梳齒電極，例如可以為使兩根電極線對(duì)向(相對(duì)) 并在它們之間蓄積電荷的結(jié)構(gòu)，或者也可以使用層疊陶瓷電容器。關(guān)于電感元件11，用直線狀的導(dǎo)電線路48代替，可以使用之字狀彎曲的導(dǎo)電線路，也可以使用環(huán)形線圈等卷線。另外，圖1記載的晶體管可以使用FET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)等其它晶體管，進(jìn)而可以使用將這些晶體管IC化的邏輯元件。另外，使用FET時(shí)，在電路說明上晶體管的發(fā)射極/ 集電極/基極分別對(duì)應(yīng)源極/漏極/柵極。實(shí)施例(模擬)制作VCO的模擬模型，調(diào)查了表示晶體管21的振蕩動(dòng)作的穩(wěn)定性的負(fù)電阻。Α.模擬條件(實(shí)施例)如圖1所示，偏壓電路中將基極·分壓電阻R2、R3內(nèi)裝于IC電路部3內(nèi)，制作將發(fā)射極電阻Rl形成于IC電路部3外的設(shè)計(jì)頻率IOGHz的VCO模型，調(diào)查了晶體管21的負(fù)電阻的頻率特性。(比較例1)如圖11所示，制作將構(gòu)成偏壓電路的發(fā)射極電阻R1、基極·分壓電阻R2、R3全部形成于IC電路部3外的設(shè)計(jì)頻率IOGHz的VCO模型，調(diào)查了晶體管21的負(fù)電阻的頻率特性。模擬焊盤間的雜散電容時(shí)基體基板的相對(duì)介電常數(shù)為^ = 5。(比較例2)通過與(比較例1)同樣的模擬模型，將基體基板的相對(duì)介電常數(shù)設(shè)為、=7，調(diào)查了負(fù)電阻的頻率特性。(參考例)通過與(比較例1)同樣的模擬模型，除去焊盤間的雜散電容的影響，調(diào)查了負(fù)電阻的頻率特性。B.模擬結(jié)果實(shí)施例、比較例和參考例的模擬結(jié)果如圖10。圖10中，橫軸表示振蕩頻率[GHz]， 縱軸表示負(fù)電阻[Ω]。圖10中，實(shí)線表示(實(shí)施例)的模擬結(jié)果表示，點(diǎn)劃線表示(比較例1)，短虛線表示(比較例2)。另外，(參考例)的模擬結(jié)果用長(zhǎng)虛線表示。根據(jù)圖10所示的模擬結(jié)果，對(duì)于(實(shí)施例)的晶體管21的負(fù)電阻的頻率特性而言，振蕩頻率在IOGHz附近時(shí)負(fù)電阻最小，描繪向下凸的曲線。而且負(fù)電阻的最小值大約為-24 Ω。與此相對(duì)(比較例1、2)中的負(fù)電阻的頻率特性，在振蕩頻率為IOGHz附近時(shí)負(fù)電阻的值為最小之處描繪有凸的曲線這一點(diǎn)上與(實(shí)施例)一樣。但是在圖10所示的(比較例1、2)的整個(gè)范圍(6GHz 20GHz)內(nèi)，(比較例1、2)的負(fù)電阻均比(實(shí)施例)的負(fù)電阻的值高，得知振蕩動(dòng)作不穩(wěn)定。在此，得知(比較例1、2)中除焊盤間的雜散電容的影響外的(參考例)負(fù)電阻的頻率特性顯示與(實(shí)施例)接近的特性。因此，可以確定雜散電容的存在使負(fù)電阻上升，成為使VCO的振蕩特性惡化的主要原因。另外，這也整合了將(比較例1)和(比較例2)相比時(shí)，發(fā)現(xiàn)相對(duì)介電常數(shù)ε ^的值變高，產(chǎn)生很大雜散電容的(比較例幻，從而負(fù)電阻變高的傾向的發(fā)現(xiàn)。從以上的模擬結(jié)果來看，將基極·分壓電阻R2、R3設(shè)置在IC電路部3內(nèi)，通過抑制焊盤間雜散電容的產(chǎn)生，能夠得到能夠振蕩具有良好的頻率特性的頻率信號(hào)的VC0。而且，即使在將發(fā)射極電阻Rl設(shè)于IC電路部3之外的情況下，如上所述，在電阻 Rl的焊盤產(chǎn)生的雜散電容能夠由電容器23的電容值相抵，因此，能夠得到與(實(shí)施例)的負(fù)電阻的頻率特性大致同樣的頻率特性。另外，(實(shí)施例)、(比較例1、2)所示的VCO的例中，使用設(shè)計(jì)頻率為IOGHz的VCO 的結(jié)果是，在該IOGHz附近，(實(shí)施例)和(比較例1、2)之間的負(fù)電阻的差最大。這種負(fù)電阻的差根據(jù)VCO的設(shè)計(jì)條件而發(fā)生變化，但是，例如，振蕩頻率為5GHz以上時(shí)，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)不能忽視焊盤間產(chǎn)生的雜散電容的影響。
權(quán)利要求
1.一種電壓控制振蕩器，其特征在于，具備共振部，其包含靜電電容根據(jù)從外部輸入的頻率控制用的控制電壓而變化的可變電容元件，和電感元件，該共振部根據(jù)所述靜電電容調(diào)整共振頻率；發(fā)射極接地型晶體管，其用于放大從該共振部輸入至基極端子的頻率信號(hào)； 反饋部，其包含反饋用的電容元件，將從所述晶體管的發(fā)射極端子輸出的頻率信號(hào)經(jīng)由所述基極端子反饋給晶體管，該反饋部與晶體管和所述共振部一同構(gòu)成振蕩環(huán)路；基極·分壓電阻(base · bleeder resistance)，其用于調(diào)整施加于所述晶體管的基極端子的偏壓；和發(fā)射極電阻，其設(shè)于該晶體管的發(fā)射極端子和地線之間用于調(diào)整所述晶體管的動(dòng)作點(diǎn)，其中所述晶體管和基極 分壓電阻形成于共用的集成電路內(nèi)，另一方面，所述發(fā)射極電阻由與該集成電路分體的電阻元件構(gòu)成，將這些集成電路、電阻元件、所述共振部和所述反饋部設(shè)置于共用的基板上。
2.如權(quán)利要求1所述的電壓控制振蕩器，其特征在于 所述基板為水晶基板。
3.如權(quán)利要求1所述的電壓控制振蕩器，其特征在于 所述共振頻率為5GHz以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種小型、頻率特性良好的電壓控制振蕩器。電壓控制振蕩器(VCO)的共振部(1)包含靜電電容變化而進(jìn)行共振頻率的調(diào)整的可變電容元件(13、14)，和電感元件(11)，發(fā)射極接地型晶體管(21)放大從該共振部(1)輸入至基極端子(T1)的頻率信號(hào)。反饋部(2)包含反饋用的電容元件(22、23)，將從所述晶體管(21)的發(fā)射極端子(T2)輸出的頻率信號(hào)經(jīng)由所述基極端子(T1)反饋給晶體管(21)。而且，用于調(diào)整向所述基極端子(T1)施加的偏壓的基極·分壓電阻(R2、R3)和晶體管(21)形成于共用的集成電路(3)內(nèi)，發(fā)射極電阻(R1)作為分體的電阻元件設(shè)置在該集成電路(3)外部，用于調(diào)整晶體管(21)的動(dòng)作點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03B7/12GK102377387SQ20111023588
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者山川純一郎 申請(qǐng)人:日本電波工業(yè)株式會(huì)社