高频振荡器以及电子装置的制作方法

专利名称：高频振荡器以及电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及工作时在两个不同振荡频率间切换的频率选择型高频振 荡器，以及包含该高频振荡器的电子装置。
背景技术：
一般而言，作为诸如压控振荡器等高频振荡器，利用单个设备(电路) 振荡频率不同的两个高频信号的频率选择振荡器己广为人知(比如，参考 专利文件l)。这种频率选择高频振荡器包括以彼此不同的频率谐振的第 一和第二谐振电路；同第一谐振电路相连的第一放大器电路；同第二谐振 电路相连的第二放大器电路；以及选择性地启动第一和第二放大器电路之 一的选择电路。相应地，利用选择电路选定的第一和第二放大器电路中的 一个对从第一和第二谐振电路中相对应的一个输出的谐振信号进行放大， 根据所述谐振信号振荡高频信号(输出信号)，并输出此振荡高频信号。
专利文件1:日本未审专利公开No.2005-57725
在相关技术中，第一和第二放大器电路是由以高频方式利用公共电容 器接地的两个双极型二极管构成的。公共电容器对高频信号呈现出电感分 量。因此，为了获得针对高频信号的电容器的最小阻抗，电容器的电容应 当根据高频信号的频率而被设定为最优值。换言之，电容器的最佳电容随 高频信号的频率改变。
因此，在相关技术中，接地电容器的电容应被设定为对于分别从第一 和第二放大器电路输出的第一和第二高频信号的频率而言的最佳值。当第 一和第二高频信号的频率(振荡频率)表现为相似的值时，针对第一和第
二高频信号的电容器的最佳电容将变为基本相同的值。
然而，如果第一和第二高频信号的频率彼此相差一半或一半以上，则 针对第一和第二高频信号的电容器的最佳电容将彼此不同，因而，第一和 第二放大器电路每一个的振荡行为就变得很不稳定。因此，产生了这样一个问题在比如高频振荡器被用作压控振荡器的情况下，相对于输出负载 变化的频率变化将相当大地受到不稳定振荡行为的影响。

发明内容
本发明是鉴于上述问题做出的，且本发明的目的在于提供一种能够 通过使振荡操作在两个放大器电路中任意一个工作时保持稳定的方式改 进相对于输出负载变化的频率变化的高频振荡器，并提供一种电子装置。
(1)本发明适用于高频振荡器，该高频振荡器包括以彼此不同的频 率谐振的第一和第二谐振电路、同第一谐振电路相连并对从第一谐振电路 输出的第一谐振信号进行放大的第一放大器电路、同第二谐振电路相连并 对从第二谐振电路输出的第二谐振信号进行放大的第二放大器电路、同第 一和第二放大器电路相连并使第一和第二放大器电路中的一个工作的选 择电路、以及同第一和第二放大器电路相连并为第一和第二放大器电路所 公用的接地电容器。
在该高频振荡器中，辅助接地电容器同选择电路相连，当第一和第二 放大器电路中的一个工作时，辅助接地电容器同接地电容器并联，当第一 和第二放大器电路中的另一个工作时辅助接地电容器同接地电容器断开。
根据本发明，选择电路用于启动第一和第二放大器电路中的一个。相 应地，比如，当利用选择电路选择第一放大器电路时，第一放大器电路将 从第一谐振电路输出的第一谐振信号放大，并振荡和输出根据第一谐振信 号产生的高频信号。类似地，当利用选择电路选择第二放大器电路时，第 二放大器电路振荡并输出根据第二谐振信号产生的高频信号。
此外，辅助接地电容器同选择电路相连，当启动第一放大器电路时， 辅助接地电容器同接地电容器并联，当启动第二放大器电路时，辅助接地 电容器同接地电容器断开。相应地，当启动第一放大器电路时，将辅助接 地电容器的电容添加至接地电容器的电容而获得的合成电容用作接地电 容。另一方面，当启动第二放大器电路时，只将接地电容器的电容用作接 地电容。
因此，启动第一放大器电路时所用的接地电容和启动第二放大器电路 时所用的接地电容可以彼此不同。可以根据从第一放大器电路和第二放大器电路中相应的一个电路输出的频率，控制各接地电容，使其具有最佳值。 因此，当启动第一放大器电路4和第二放大器电路5中的任意一个时， 都可以实现稳定的振荡操作，此外，可以改进相对于输出负载变化的频率 变化。
(2)在这种情况下，根据本发明，第一放大器电路可以包括基极端通
过第一偏压电阻器同电源端相连的第一双极型晶体管。第二放大器电路可 以包括基极端通过第二偏压电阻器同电源端相连的第二双极型晶体管。选
择电路可以包括使第一双极型晶体管导通和截止的第一切换电路；使第
二双极型晶体管导通和截止，以使第二双极型晶体管的工作状态不同于第
一双极型晶体管工作状态的第二切换电路；向第一和第二切换电路中的至 少一个提供切换控制信号，以改变第一和第二双极型晶体管工作状态的切 换控制信号输入端。第一和第二切换电路中的至少一个可布置在电源端与 第一和第二双极型晶体管的第一和第二偏压电阻器中的相应的至少一个
偏压电阻器之间，在所述相应的双极型晶体管中，其工作状态被第一和第 二切换电路的至少一个所切换。接地电容器可连接在电源端与第一和第二 切换电路中所述至少一个切换电路之间。辅助接地电容器可连接在第一和 第二切换电路中的所述至少一个切换电路与第一和第二偏压电阻器中的 相应的至少一个偏压电阻器之间。
根据本发明，第一和第二切换电路根据由切换控制信号输入端所提供 的切换控制信号而工作，启动第一和第二放大器电路中的一个，并停止第 一和第二放大器电路中的另一个的运行。相应地，利用第一和第二切换电 路选择性地启动第一和第二放大器电路中的一个。
例如，选择第一切换电路用作切换电路中的一个，第一切换电路被布 置于第一偏压电阻器与电源端之间，公共接地电容器连接在第一切换电路 与电源端之间，且辅助接地电容器被布置在第一切换电路与第一偏压电阻 器之间。
因此，当利用选择电路选择了第一放大器电路时，用第一切换电路将 偏压电阻器与电源端相连，以将偏置电压提供给第一放大器电路。在这种 情况下，辅助接地电容器同公共接地电容器并联。
另一方面，当利用选择电路选择了第二放大器电路时，用第一切换电路将偏压电阻器同电源端断开，以停止向第一放大器电路提供偏置电压。 在这种情况下，辅助接地电容器同公共接地电容器断开。
当选择第二切换电路用作切换电路之一时，同使用第一切换电路的情 形类似，用第二切换电路将辅助接地电容器同公共接地电容器连接/断开。 相应地，启动第一放大器电路时所用的接地电容和启动第二放大器电路时 所用的接地电容可以彼此不同。可以根据从第一放大器电路和第二放大器 电路中相应的一个电路输出的频率，控制各接地电容，使其具有最佳值。
此外，由于辅助接地电容器是用第一和第二切换电路中的一个同公共 接地电容器相连/断开的，因而不需要用于辅助接地电容器的额外切换电 路。相应地，仅仅通过添加辅助接地电容器的方式获得针对于第一和第二 放大器电路的接地电容的最佳值，此外，降低了生产成本，并实现了稳定 的振荡操作。
此外，使用用于选择第一和第二放大器电路之一的第一和第二切换电 路将辅助接地电容器同公共接地电容器连接/断开。相应地，当从第一放 大器电路工作切换为第二放大器电路工作时，辅助接地电容器的连接状态 也同时发生变化，反之亦然。因此，可以无时延地执行第一和第二放大器 电路间的切换操作以及辅助接地电容器连接状态的改变。因此，即使在切 换操作时，也能稳定地振荡高频信号。
(3) 依照本发明，可以提供与第一和第二放大器电路共同相连的、对 从第一和第二放大器电路中每个电路输出的信号进行放大的缓冲电路。
相应地，可以用缓冲电路放大从第一和第二放大器电路中的一个输出 的信号。
(4) 依照本发明，缓冲电路可以包括第三双极型晶体管。包含于缓冲
电路中的第三双极型晶体管的发射极端可以同第一和第二双极型晶体管 的集电极端级联。同辅助接地电容器相连的第一和第二切换电路中的一个 可以同包含于缓冲电路中的第三双极型晶体管的发射极端相连。
依照本发明，由于包含于缓冲电路中的第三双极型晶体管的发射极端 同第一和第二双极型晶体管的集电极端级联，因而包含于缓冲电路的第三 双极型晶体管根据第一和第二双极型晶体管而工作，并将从第一和第二双 极型晶体管中每个晶体管输出的高频信号放大。
7此外，由于同辅助接地电容器相连的第一和第二切换电路中的一个同 包含于缓冲电路中的第三双极型晶体管的发射极端相连，因而用第一和第 二切换电路中的一个将辅助接地电容器同包含于缓冲端的第三双极型晶 体管的发射极端相连/断开。此处，当公共接地电容器同包含于缓冲电路 中的第三双极型晶体管的发射极端相连时，利用公共接地电容器以高频方 式将第一和第二双极型晶体管的集电极接地。相应地，第一和第二切换电 路中的所述一个用于将辅助接地电容器同公共接地电容器相连/断开，其 中所述公共接地电容器同第一和第二双极型晶体管的集电极相连。
(5) 依照本发明，第一和第二切换电路中的另一个可以同第一和第二 双极型晶体管中相应的一个的发射极电阻器相连，在所述相应双极型晶体 管中，其工作状态被第一和第二切换电路的另一个切换。
依照本发明，比如，选择第二切换电路用作所述另一个切换电路，第 二切换电路同第二双极型晶体管的发射极电阻器相连。这样，第二切换电 路可用于在第二双极型晶体管的基极端和发射极端之间提供电流(偏置电 流)或停止提供，并改变第二放大器电路的工作状态。此外，当选择第一 切换电路用作所述另一个切换电路时，同使用第二切换电路的情形类似， 第一切换电路可用于改变第一放大器电路的工作状态。
(6) 根据本发明，第一和第二切换电路中的每个均可由PNP晶体管或 NPN晶体管构成。
通过为第一和第二切换电路中的每个电路适当地选择PNP晶体管和 NPN晶体管中的一个，可以利用单一的切换控制信号，使第一和第二切换 电路中的一个进入连接状态，使第一和第二切换电路的另一个进入断开状 态。相应地，利用所述单一的切换控制信号选择性地启动第一和第二放大 器电路中的一个。
(7) 根据本发明的高频振荡器可用于配置电子装置。 在这种情况下，当振荡频率不同的两个高频信号中的任意一个时，都
可以实现高频振荡器的稳定振荡操作。相应地，可以改进相对于高频振荡 器的输出负载变化的频率变化，并实现电子装置的稳定操作。


图1是示出了依照第一实施例的高频振荡器的电路图。 图2是示出了比较示例的高频振荡器的电路图。
图3是示出了在比较示例的第一放大器电路工作时，接地电容器的电
容与相对于输出负载变化的频率变化之间的关系的图。
图4是示出了在比较示例的第二放大器电路工作时，接地电容器的电 容与相对于输出负载变化的频率变化之间的关系的图。
图5是示出了在第一实施例的第一放大器电路工作时，辅助接地电容 器的电容与相对于输出负载变化的频率变化之间的关系的图。
图6是示出了在第一实施例的第二放大器电路工作时，辅助接地电容
器的电容与相对于输出负载变化的频率变化间的关系的图。
图7是示出了依照第一修改实施例的高频振荡器的电路图。
图8是示出了依照第二实施例的高频振荡器的电路图。
图9是示出了依照第二修改实施例的高频振荡器的电路图。
图IO是示出了依照第三实施例的高频振荡器的电路图。
图11是示出了依照第四实施例的电子装置的方框图。
图12是示出了依照第三修改实施例的高频振荡器的电路图。
参考数字
1、 21、 31、 41、 51、 63、 71高频振荡器
2第一谐振电路
3第二谐振电路
4第一放大器电路
5第二放大器电路
6选择电路
7第一切换电路
8第二切换电路
9缓冲电路
C4接地电容器
C14辅助接地电容器
R2， R12偏压电阻器
R4， R14发射极电阻器Trl至Tr5 晶体管器件 Vcc 电源端
Vsw切换控制信号输入端
具体实施例方式
以下，参考附图，对依照本发明实施例的高频振荡器和电子装置予以 说明。
图1示出了依照第一实施例的高频振荡器1。在图1中，高频振荡器 1是选择并输出频率不同的两个高频信号之一的频率选择型压控振荡器。
高频振荡器l包括第一谐振电路2、第二谐振电路3、第一放大器电路
4、第二放大器电路5、选择电路6以及缓冲电路9。
第一谐振电路2包含以大约1.7 GHz的频率Fl谐振的电路。第二谐 振电路3包含以不同于频率Fl的比如大约4.3 GHz的频率F2谐振的电 路。第一谐振电路2和第二谐振电路3同谐振控制信号输入端Vct相连。 因此，第一谐振电路2和第二谐振电路3的谐振频率F1和F2分别根据 由谐振控制信号输入端Vct提供的电压在相应的范围内变化。
第一放大器电路4包括第一晶体管器件Tr2、电容器C7和C8、以 及发射极电阻器R4。晶体管器件Tr2是比如NPN双极型晶体管。晶体管 器件Tr2的基极端通过耦合电容器C9同第一谐振电路2相连，并连接在 彼此串联的偏压电阻器R2的第一端和分压电阻器R3的第一端之间。
分压电阻器R3的第二端接地。偏压电阻器R2的第二端同稍后将予 以描述的切换电路7的晶体管器件Tr4的集电极端相连。
晶体管器件Tr2的发射极端通过包括彼此并联的发射极电阻器R4和 电容器C8在内的电路接地。晶体管器件Tr2的发射极端还通过耦合电容 器C6同包含于缓冲电路9中的晶体管器件Trl的基极端相连。晶体管器 件Tr2的集电极端同包含于缓冲电路9中的晶体管器件Trl的发射极端 级联。电容器C7连接在晶体管器件Tr2的基极和发射极端之间。
第一谐振电路2、第一放大器电路4和耦合电容器C9构成了第一振 荡电路。
第二放大器电路5包括第二晶体管器件Tr3、电容器C17和C18、以及发射极电阻器R14。第二晶体管器件Tr3是比如NPN双极型晶体管。 晶体管器件Tr3的基极端通过耦合电容器C19同第二谐振电路3相连， 并连接在偏压电阻器R12的第一端和分压电阻器R13的第一端之间。
分压电阻器R13的第二端接地。偏压电阻器R12的第二端同包含于 稍后将予以描述的切换电路8中的晶体管器件Tr5的集电极端相连。
晶体管器件Tr3的发射极端通过包括彼此并联的发射极电阻器R14 和电容器C18在内的电路接地。晶体管器件Tr3的发射极端还通过耦合电 容器C16同包含于缓冲电路9中的晶体管器件Trl的基极端相连。晶体 管器件Tr3的集电极端同包含于缓冲电路9中的晶体管器件Trl的发射 极端级联。电容器C17连接在晶体管器件Tr3的基极和发射极端之间。
第二谐振电路3、第二放大器电路5和耦合电容器C19构成了第二 振荡电路。
选择电路6选择性地使第一放大器电路4和第二放大器电路5中的 一个工作。选择电路6包括稍后将予以说明的第一切换电路7、第二切 换电路8、以及切换控制信号输入端Vsw。
第一切换电路7用于启动并停止包含于第一放大器电路4中的晶体 管器件Tr2的工作。第一切换电路7包括晶体管器件Tr4以及电阻器 R5和R6。晶体管器件Tr4是比如PNP双极型晶体管。
晶体管器件Tr4的基极端通过电阻器R5同包含于第二切换电路8中 的晶体管器件Tr5的集电极端相连。电阻器R6连接在晶体管器件Tr4的 基极端和发射极端之间。晶体管器件Tr4的发射极端还同包含在稍后将予 以详细说明的缓冲电路9中的晶体管器件Trl的发射极端相连。相应地， 第一切换电路7通过缓冲电路9同电源端Vcc相连。晶体管器件Tr4的 集电极端通过偏压电阻器R2同包含于第一放大器电路4中的晶体管器 件Tr2的基极端相连。
当晶体管器件Tr4导通时，第一切换电路7用于将偏压电阻器R2 同电源端Vcc相连。相应地，偏压电阻器R2和分压电阻器R3将电源端 Vcc提供的供电电压进行分压，并且分压被作为偏置电压提供给晶体管器 件Tr2。相应地，晶体管器件Tr2导通，因而启动第一放大器电路4。
另一方面，当晶体管器件Tr4截止时，第一切换电路7用于将偏压电阻器R2同电源端Vcc断开。相应地，停止将偏置电压提供给晶体管器 件Tr2。相应地，晶体管器件Tr2截止，因而第二放大器电路5停止工作。
第二切换电路8用于启动并停止包含于第二放大器电路5中的晶体 管器件Tr3的工作。第二切换电路8包括晶体管器件Tr5以及电阻器 R7禾HR8。晶体管器件Tr5是比如PNP双极型晶体管。
晶体管器件Tr5的基极端通过电阻器R7同切换控制信号输入端Vsw 相连。电阻器R8连接在晶体管器件Tr5的基极端和发射极端之间。晶体 管器件Tr5的发射极端还同包含于稍后将予以说明的缓冲电路9中的晶 体管器件Trl的发射极端相连。相应地，第二切换电路8通过缓冲电路9 连接至电源端Vcc。晶体管器件Tr5的集电极端通过偏压电阻器R12同 包含于第二放大器电路5中的晶体管器件Tr3的基极端相连。
当晶体管器件Tr5导通时，第二切换电路8用于将偏压电阻器R12 同电源端Vcc相连。相应地，偏压电阻器R12和分压电阻器R13将电源 端Vcc提供的供电电压进行分压，并且分压被作为偏置电压提供给晶体 管器件Tr3。相应地，晶体管器件Tr3导通，因而启动第二放大器电路5。
另一方面，当晶体管器件Tr5截止时，第二切换电路8用于将偏压 电阻器R12同电源端Vcc断开。相应地，停止将偏置电压提供给晶体管 器件Tr3。相应地，晶体管器件Tr3截止，因而第二放大器电路5停止工 作。
切换控制信号输入端Vsw用于向第二切换电路8输入切换控制信 号，并通过电阻器R7同晶体管器件Tr5的基极端相连。例如，将高电平 切换控制信号和低电平切换控制信号之一输入切换控制信号输入端Vsw。
当将低电平切换控制信号输入切换控制信号输入端Vsw时，包含于 第二切换电路8中的晶体管器件Tr5的基极电位就会下降。相应地，由 于晶体管器件Tr5的基极和发射极端间的电位差变得等于或大于阈值电 压，晶体管器件Tr5因而导通。
当晶体管器件Tr5导通时，包含于第一切换电路7中的晶体管器件 Tr4的基极电位就会提高。相应地，由于晶体管器件Tr4的基极和发射极 端间的电位差变得小于所述阈值电压，晶体管器件Tr4因而截止。
另一方面，当将高电平切换控制信号输入切换控制信号输入端Vsw时，包含于第二切换电路8中的晶体管器件Tr5的基极电位就会提高。 相应地，由于晶体管器件Tr5的基极和发射极端间的电位差变得小于所述 阈值电压，晶体管器件Tr5因而截止。
当晶体管器件Tr5截止时，包含于第一切换电路7中的晶体管器件 Tr4的基极电位就会下降。相应地，由于晶体管器件Tr4的基极和发射极 端间的电位差变得等于或大于所述阈值电压，晶体管器件Tr4因而导通。
因此，切换控制信号输入端Vsw用于向第二切换电路8输入切换控 制信号，以改变晶体管器件Tr4和Tr5的工作状态。换言之，切换控制信 号输入端Vsw用于分别用晶体管器件Tr4和Tr5，改变包含于第一放大器 电路4和第二放大器电路5中的晶体管器件Tr2和Tr3的工作状态。
缓冲电路9同第一放大器电路4和第二放大器电路5共同连接，并 对从第一放大器电路4和第二放大器电路5输出的信号进行放大。缓冲 电路9包括比如NPN双极型晶体管器件Trl。
晶体管器件Trl的集电极端通过电容器C3接地，并通过耦合电容器 C2同振荡信号输出端Pout相连。晶体管器件Trl的集电极端通过线路L 同电源端Vcc相连，电源端Vcc通过电容器Cl接地。偏压电阻器Rl 连接在晶体管器件Trl的基极和集电极端。
晶体管器件Trl的发射极端同(分别包含于第一放大器电路4和第 二放大器电路5中的)第二晶体管器件Tr2和第二晶体管器件Tr3的集 电极端级联。相应地，包含在缓冲电路9中的晶体管器件Trl对第一晶 体管器件Tr2和第二晶体管器件Tr3输出的信号进行放大。
晶体管器件Trl的发射极端同(分别包含于第一切换电路7和第二 切换电路8中的)晶体管器件Tr4和晶体管器件Tr5的发射极端相连。相 应地，通过晶体管器件Trl将输入电源端Vcc的电源电压供至晶体管器 件Tr4和晶体管器件Tr5的各发射极端。
第一放大器电路4和第二放大器电路5共用接地电容器C4。电容 C4的第一端同第一晶体管器件Tr2和第二晶体管器件Tr3的集电极端相 连，第二端接地。相应地，第一晶体管器件Tr2和第二晶体管器件Tr3 的集电极端以高频方式通过接地电容器C4接地。换言之，第一晶体管器 件Tr2和第二晶体管器件Tr3的集电极端在高频区接地。接地电容器C4的第一端同(分别包含于第一切换电路7和第二切换 电路8中的)晶体管器件Tr4和晶体管器件Tr5的发射极端相连，还同 (包含于缓冲电路9中的)晶体管器件Trl的发射极端相连。相应地， 接地电容器C4的第一端连接在第一切换电路7或第二切换电路8与电 源端Vcc之间。
辅助接地电容器C14的第一端连接在第一切换电路7和偏压电阻器 R2之间，第二端接地。辅助接地电容器C14同晶体管器件Tr4的集电极 端相连。另一方面，接地电容器C4同晶体管器件Tr4的发射极端相连。 相应地，当晶体管器件Tr4导通时，辅助接地电容器C14同接地电容器 C4并联，而当晶体管器件Tr4截止时，辅助接地电容器C14同接地电容 器C4断开。'
本实施例的高频振荡器l具有如上所述的配置，以下，将对其工作方 式予以说明。
首先，说明低电平切换控制信号输入切换控制信号输入端Vsw的情 形。在这种情况下，包含于第二切换电路8中的晶体管器件Tr5的基极 电位下降，因而晶体管器件Tr5导通。此时，将利用包括偏压电阻器R12 和分压电阻器R13在内的分压电路分压得到的供电电压作为偏置电压(驱 动电压)作用于包含于第二放大器电路5中的晶体管器件Tr3的基极端。 这样，晶体管器件Tr3导通，相应地，第二放大器电路5将从第二谐振 电路3输出的具有频率F2的谐振信号放大，并向缓冲电路9输出根据谐 振信号获得的信号。接着，缓冲电路9将从第二谐振电路3输出的具有 频率F2的信号放大，并从振荡信号输出端Pout向外输出放大信号。
另一方面，当包含于第二切换电路8中的晶体管器件Tr5导通时， 包含于第一切换电路7中的晶体管器件Tr4的基极电位上升。这样，晶 体管器件Tr4截止，不向包含于第一放大器电路4中的晶体管器件Tr2 施加供电电压(偏置电压)。相应地，晶体管器件Tr2截止，第一放大器电 路4停止工作。
因此，当低电平切换控制信号输入切换控制信号输入端Vsw时，高 频振荡器1输出具有频率F2的信号。
接着，说明高电平切换控制信号输入切换控制信号输入端Vsw的情形。在这种情况下，包含于第二切换电路8中的晶体管器件Tr5的基极 电位上升，因而晶体管器件Tr5截止。相应地，不向包含于第二放大器电 路5中的晶体管器件Tr3施加供电电压(偏置电压)。因此，晶体管器件 Tr3截止，第二放大器电路5停止工作。
另一方面，当包含于第二切换电路8中的晶体管器件Tr5截止时， 包含于第一切换电路7中的晶体管器件Tr4的基极电位下降，因而晶体 管器件Tr4导通。此时，将利用包括偏压电阻器R2和分压电阻器R3在 内的分压电路分压得到的供电电压作为偏置电压(驱动电压)作用于包含 于第一放大器电路4中的晶体管器件Tr2的基极端。这样，晶体管器件 Tr2导通，相应地，第一放大器电路4将从第一谐振电路2输出的具有频 率F1的谐振信号放大，并向缓冲电路9输出根据谐振信号获得的信号。接 着，缓冲电路9将从第一谐振电路2输出的具有频率F1的信号放大，并 从振荡信号输出端Pout向外输出放大信号。
因此，当高电平切换控制信号输入切换控制信号输入端Vsw时，高 频振荡器1输出具有频率F1的信号。
如上所述，根据切换控制信号，选择性地使第一切换电路7和第二切 换电路8中的一个处于导通状态，并使另一个处于截止状态。相应地，第 一放大器电路4和第二放大器电路5只有一个工作。因此，高频振荡器l 输出频率为两个不同频率F1和F2之一的高频信号。
在本实施例的高频振荡器1中，第一晶体管器件Tr2和第二晶体管器 件Tr3的集电极端通过接地电容器C4和辅助接地电容器C14接地。下 面，将说明接地电容器C4和相对于输出负载变化的频率变化之间的关系 以及辅助接地电容器C14和相对于输出负载变化的频率变化之间的关系。
参考图2所示的比较示例，针对其中未配备辅助接地电容器C14的 高频振荡器11测量接地电容器C4的电容和相对应输出负载变化的频率 变化AF。值得注意的是，对于所有相位电压驻波比(VSWR)均被设置 为2。图3示出了当第一放大器电路4工作时频率变化AF的测量结果， 图4示出了当第二放大器电路5工作时频率变化AF的测量结果。
根据图3所示的测量结果，在频率Fl的频带内，频率变化AF随接 地电容器C4的电容的增加而减小。另一方面，根据图4所示的测量结果，在高于频率Fl (F2>F1)的频率F2的频带内，频率变化AF随接地电容 器C4的电容的增加而增加。
为了最小化频率变化AF，应当尽可能减小接地电容器C4的阻抗。 此外，为了利用了接地电容器C4电感分量最小化接地电容器C4的阻抗， 将接地电容器C4的电容设置为特定的最佳值。如果接地电容器C4的电 容偏移至大于或小于最佳值的值，接地电容器C4的阻抗就会增大。也就 是说，例如，同二次函数类似，相对于接地电容器C4电容的变化，频率 变化AF具有一个最小值。
接地电容器C4针对于各频率F1和F2的最佳电容是不同的。 一般而 言，接地电容器C4的最佳电容随高频信号频率的降低而增加。相应地， 为了使频率变化AF更小，在频率F1的频带内，需要提高接地电容器C4 的电容，而在频率F2的频带内，需要减小接地电容器C4的电容。相应 地，当如比较示例中所示的那样仅使用接地电容器C4，高频振荡器1的 振荡行为将变得不稳定，相对于输出负载变化的频率变化AF变大。
针对如本实施例中所示其中还使用了辅助接地电容器C14的高频振 荡器1，测量辅助接地电容器C14的电容和相对于输出负载变化的频率变 化AF。值得注意的是，将接地电容器C4的电容设置为使频率F2的频带 内的频率变化AF较小的值(图3和4中所示的Ca点)。对于所有相位电 压驻波比(VSWR)均被设置为2。图5示出了在启动第一放大器电路4 时频率变化AF的测量结果。图6示出了在启动第二放大器电路5时频率 变化AF的测量结果。
根据图5所示的测量结果，在频率Fl的频带内，频率变化AF随辅 助接地电容器C14的电容的增加而减小。这是由于，当输出具有频率F1 的高频信号时，晶体管器件Tr4导通，且辅助接地电容器C14同接地电 容器C4并联。
相应地，当辅助接地电容器C14的电容增加时，通过将辅助接地电 容器C14添加至接地电容器C4的电容得到的合成电容增加。因此，即使 在频率F1的频带内，包括接地电容器C4和辅助接地电容器C14在内的 并联电路的阻抗也很小，相应地，相对于输出负载变化的频率变化AF也 很小。另一方面，根据图6所示的测量结果，在频率F2的频带内，即使当 辅助接地电容器C14的电容改变时，频率变化AF也不改变，也就是说， 频率变化AF是稳定的。这是由于，当输出具有频率F2的高频信号时， 晶体管器件Tr4截止，因而布置于振荡信号输出端Pout侧的接地电容器 C4和辅助接地电容器C14断开。相应地，具有频率F2的高频信号没有 受到使用辅助接地电容器C14的影响。
因此，将接地电容器C4的电容设置为使频率F2的频带内的频率变 化AF较小的值，比如图3和4中所示的Ca点。另一方面，将辅助接地 电容器C14的电容设置为使频率F1的频带内的频率变化AF较小的值， 如图5和6所示的Cb点。
在本实施例中，将辅助接地电容器C14布置在选择电路6中，当启 动第一放大器电路4时，辅助接地电容器C14与接地电容器C4并联， 当启动第二放大器电路5时，辅助接地电容器C14与接地电容器C4断 开。相应地，当启动第一放大器电路4时，通过将辅助接地电容器C14 的电容添加至接地电容器C4电容而获得的合成电容被用作接地电容。另 一方面，当启动第二放大器电路5工作时，只将接地电容器C4的电容用 作接地电容。
因此，启动第一放大器电路4时所用的接地电容和启动第二放大器电 路5时所用的接地电容可以彼此不同。可以根据分别从第一放大器电路4 和第二放大器电路5输出的频率F1和F2，控制接地电容，使其具有最佳 值。因此，当启动第一放大器电路4和第二放大器电路5中的任意一个 时，都可以实现稳定的振荡操作，此外，可以改进相对于输出负载变化的 频率变化。
此外，使用包含于选择电路6中的第一切换电路7将辅助接地电容 器C14同公共接地电容器C4连接/断开，因而辅助接地电容器C14不需 要额外的切换电路。相应地，可以仅仅通过添加辅助接地电容器C14获 得针对于第一放大器电路4和第二放大器电路5的接地电容的最佳值， 此外，降低了生产成本，并实现了稳定的振荡操作。
此外，在本实施例中，使用用于选择第一放大器电路4和第二放大器 电路5之一的第一切换电路7和第二切换电路8将辅助接地电容器C14同公共接地电容器C4连接/断开。相应地，当从第一放大器电路4工作 切换为第二放大器电路5工作时，辅助接地电容器C14的连接状态也同 时发生变化，反之亦然。因此，可以无时延地执行第一放大器电路4和第 二放大器电路5间的切换操作以及辅助接地电容器C14连接状态的改 变。因此，即使在切换操作时，也能稳定地振荡高频信号。
此外，由于提供了同第一放大器电路4和第二放大器电路5共同连 接的缓冲电路9，因而可以用缓冲电路9放大从第一放大器电路4和第 二放大器电路5输出的信号。
在这种情况下，公共接地电容器C4同包含于缓冲电路9中的晶体管 器件Trl的发射极端相连。相应地，晶体管器件Tr2和晶体管器件Tr3 的集电极端利用公共接地电容器C4以高频方式接地。此外，第一切换电 路7同包含于缓冲电路9中的晶体管器件Trl的发射极端相连。相应地， 辅助接地电容器C14同包含于缓冲电路9中的晶体管器件Trl的发射极 端连接/断开。因此，辅助接地电容器C14同公共接地电容器C4连接/ 断开，所述公共接地电容器C4使用第一切换电路7将同晶体管器件Tr2 和晶体管器件Tr3的集电极端相连。
此外，第一切换电路7和第二切换电路8分别包含PNP晶体管器件 Tr4和Tr5。由于晶体管器件Tr4和Tr5的发射极端同电源端Vcc相连， 且晶体管器件Tr4的基极端同晶体管器件Tr5的集电极端相连，晶体管器 件Tr4和晶体管器件Tr5分别在导通和截止状态间切换，因此晶体管器件 Tr4和晶体管器件Tr5处于彼此不同的状态。此外，由于切换控制信号输 入晶体管器件Tr5的基极端，因而晶体管器件Tr4和晶体管器件Tr5分 别根据切换控制信号容易地在导通和截止状态间切换。相应地，利用单一 切换控制信号选择使第一切换电路7和第二切换电路8中的一个处于导 通状态，因而，选择启动第一放大器电路4和第二放大器电路5中的一 个。
值得注意的是，在依照第一实施例的高频振荡器l中，辅助接地电容 器C14同第一切换电路7相连。然而，本发明并非局限于此。比如，如 图7所示的第一修改实施例的高频振荡器21，辅助接地电容器C14可以 同第二切换电路8相连。在这种情况下，辅助接地电容器C14连接在晶体管器件Tr5的集电极端和第二放大器电路5的偏压电阻器R12之间。 图8示出了依照第二实施例的高频振荡器。该实施例的特征在于第
一切换电路包含NPN晶体管，第二切换电路包含PNP晶体管。值得注意
的是，在该实施例中使用与第一实施例相同的参考数字来表示相同的组
件，因而省略了对其的说明。
在图8所示的高频振荡器31中，第一切换电路7用于启动并停止包
含于第一放大器电路4中的晶体管器件Tr2的工作。第一切换电路7包
括晶体管器件Tr4、电阻器R5和R6。晶体管器件Tr4是比如NPN双
极型晶体管。
晶体管器件Tr4的基极端通过电阻器R5同切换控制信号输入端Vsw 相连。电阻器6连接在晶体管器件Tr4的基极端和发射极端之间。晶体管 器件Tr4的集电极端同包含在缓冲电路9中的晶体管器件Trl的发射极 端相连。相应地，第一切换电路7通过缓冲电路9同电源端Vcc相连。 晶体管器件Tr4的发射极端通过偏压电阻器R2同包含于第一放大器电路 4中的晶体管器件Tr2的基极端相连。
第二切换电路8用于启动并停止包含于第二放大器电路5中的晶体 管器件Tr3的工作。第二切换电路8包括晶体管器件Tr5和电阻器R7 和R8。晶体管器件Tr5是比如PNP双极型晶体管。
晶体管器件Tr5的基极端通过电阻器R7同切换控制信号输入端Vsw 相连。电阻器R8连接在晶体管器件Tr5的基极端和发射极端之间。晶体 管器件Tr5的发射极端还同包含于缓冲电路9中的晶体管器件Trl的发 射极端相连。相应地，第二切换电路8通过缓冲电路9同电源端Vcc相 连。晶体管器件Tr5的集电极端通过偏压电阻器R12同包含于第二放大 器电路5中的晶体管器件Tr3的基极端相连。
当低电平切换控制信号输入切换控制信号输入端Vsw时，晶体管器 件Tr4和Tr5的基极电位下降。在这种情况下，晶体管器件Tr4的基极端 和发射极端间的电位差低于阈值电压，因而包含于第一切换电路7中的晶 体管器件Tr4截止。另一方面，晶体管器件Tr5的基极端和发射极端间的 电位差等于或高于所述阈值电压，因而包含于第二切换电路8中的晶体管 器件Tr5导通。当高电平切换控制信号输入切换控制信号输入端Vsw时，晶体管器
件Tr4和Tr5的基极电位升高。在这种情况下，晶体管器件Tr4的基极端 和发射极端之间的电位差等于或高于所述阈值电压，因而包含于第一切换 电路7中的晶体管器件Tr4导通。另一方面，晶体管器件Tr5的基极端 和发射极端间的电位差低于所述阈值电压，因而包含于第二切换电路8 中的晶体管器件Tr5截止。
辅助接地电容器C14连接在包含于第二切换电路8中的晶体管器件 Tr5和偏压电阻器R12之间。因此，当包含于第二切换电路8中的晶体管 器件Tr5导通，从而启动了第二放大器电路5时，辅助接地电容器C14 同接地电容器C4并联。另一方面，当包含于第二切换电路8中的晶体管 器件Tr5截止，且启动了第一放大器电路4时，辅助接地电容器C14就 同接地电容器C4断开。
因此，在第二实施例中，可以实现同第一实施例相同的操作和优点。
在第二实施例的高频振荡器31中，辅助接地电容器C14同第二切换 电路8相连。然而，本发明不局限于此。例如，如图9所示的第二修改实 施例的高频振荡器41，辅助接地电容器C14可以同第一切换电路7相连。 在这种情况下，辅助接地电容器C14连接在晶体管器件Tr4的发射极端 和第一放大器电路4的偏压电阻器R2之间。
图10示出了依照本发明第三实施例的高频振荡器。第三实施例的特 征在于辅助接地电容器同第一切换电路相连，第二切换电路同第二晶体 管器的发射极电阻器相连。值得注意的是，在该实施例中使用与第一实施 例相同的参考数字来表示相同的组件，因而省略了对其的说明。
在图IO所示的高频振荡器51中，同第一实施例类似，辅助接地电容 器C14连接在第一切换电路7和偏压电阻器R2之间。包含于第一切换 电路7中的晶体管器件Tr4可以是比如PNP双极型晶体管。晶体管器件 Tr4的基极端通过电阻器R5同切换控制信号输入端Vsw相连。
第二切换电路8用于启动并停止包含于第二放大器电路5中的晶体 管器件Tr3的工作。第二切换电路8包括晶体管器件Tr5以及电阻器 R7和R8。晶体管器件Tr5是比如NPN双极型晶体管。
晶体管器件Tr5的基极端通过电阻器R7同切换控制信号输入端Vsw相连。电阻器R8连接在晶体管器件Tr5的基极端和发射极端之间。晶体 管器件Tr5的发射极端还接地。晶体管器件Tr5的集电极端同晶体管器件 Tr3的发射极电阻器R14相连。
第二放大器电路5的晶体管器件Tr3的基极端通过偏压电阻器R12 同包含于缓冲电路9中的晶体管器件Trl的基极端相连。相应地，晶体 管器件Tr3的基极端通过偏压电阻器Rl和偏压电阻器R12同电源端 Vcc相连。因此，偏置电压通过偏压电阻器R1和R12作用于晶体管器件 Tr3的基极端。
当低电平切换控制信号输入切换控制信号输入端Vsw时，晶体管器 件Tr4和Tr5的基极电位降低。在这种情况下，晶体管器件Tr4的基极端 和发射极端间的电位差等于或高于阈值电压，因而包含于第一切换电路7 中的晶体管器件TM导通。另一方面，晶体管器件Tr5的基极端和发射极 端间的电位差低于所述阈值电压，因而包含于第二切换电路8中的晶体管 器件Tr5截止。
当高电平切换控制信号输入切换控制信号输入端Vsw时，晶体管器 件Tr4和Tr5的基极电位升高。在这种情况下，晶体管器件Tr4的基极端 和发射极端间的电位差低于阈值电压，因而包含于第一切换电路7中的晶 体管器件Tr4截止。另一方面，晶体管器件Tr5的基极端和发射极端间的 电位差等于或高于阈值电压，因而包含于第二切换电路8中的晶体管器件 Tr5导通。
相应地，第一切换电路7和第二切换电路8用于选择并启动第一放 大器电路4和第二放大器电路5中的一个。
因此，在第三实施例中，可以实现同第一实施例相同的操作和优点。 在第三实施例中，第二切换电路8同晶体管器件Tr3的发射极电阻器R14 相连。如此以来，第二切换电路8用于在晶体管器件Tr3的基极端和发 射极端之间提供电流(偏置电流)或停止提供，并用于改变第二放大器电 路5的工作状态。
图11示出了本发明的第四实施例。第四实施例的特征在于电子装 置是由依照本发明实施例中任意一个实施例的高频振荡器构成的。在第四 实施例中使用与第一实施例相同的参考数字表示相同的组件，因而省略了对其的说明。
图ll所示的电子装置61包括:控制电子装置61的操作的控制器62、
输出高频信号的高频振荡器63、以及利用从高频振荡器63输出的高频信 号执行电路操作的高频信号电路64。
高频振荡器63是由依照第一至第三实施例的高频振荡器1、 31和51 以及依照第一和第二修改实施例的高频振荡器21和41中的任意一个构成 的。此外，高频振荡器63选择并输出具有不同频率F1和F2的两个高频 信号中的一个。
控制器62用于根据预装的程序，向高频振荡器63的切换控制信号输 入端Vsw提供用于改变从高频振荡器63输出的高频信号的频率的切换 控制信号。
根据该实施例，由于高频振荡器63包含于电子装置61中，因此， 当振荡具有不同频率F1和F2的高频信号中的任意一个信号时，高频振荡 器63均可以实现稳定的振荡操作。相应地，即使当高频振荡器63的输 出负载随高频信号电路64的操作发生变化时，也可以改进相对于输出负 载变化的频率变化，并实现电子装置61的稳定运行。
根据第一至第三实施例，缓冲电路9包含于各高频振荡器1、 31和 51中。然而，本发明并非局限于此。例如，如图12中的高频振荡器71 所示，可以去掉缓冲电路9。在这种情况下，晶体管器件Tr2和Tr3的集 电极端均通过偏压电阻器Rl和线路L同电源端Vcc相连。晶体管器件 Tr2和Tr3的发射极端均通过匹配电路72同振荡信号输出端Pout相连。
根据第一实施例，不同辅助接地电容器C14相连的第二切换电路8 以同第一切换电路7类似的方式，连接在缓冲电路9和偏压电阻器R12 之间。然而，将不同辅助接地电容器C14相连的第二切换电路8布置在 缓冲电路9和偏压电阻器R12之间并不是必须的。例如，第二切换电路8 可以连接在偏压电阻器R12和第二放大器电路5之间。
类似地，在第二实施例以及第一和第二修改实施例中，可以根据需要 改变不同辅助接地电容器C14相连的切换电路的连接位置。
此外，在第二实施例中，第一切换电路7包含NPN晶体管，第二切 换电路8包含PNP晶体管。然而，第一切换电路7可包含PNP晶体管，第二切换电路8可包含NPN晶体管。
类似地，根据第三实施例，第一切换电路7包含PNP晶体管，第二 切换电路8包含PNP晶体管。然而，第一切换电路7可包含NPN晶体管， 第二切换电路8可包含PNP晶体管。
权利要求
1.一种高频振荡器，包括以彼此不同的频率谐振的第一谐振电路和第二谐振电路；第一放大器电路，同所述第一谐振电路相连，并对从所述第一谐振电路输出的第一谐振信号进行放大；第二放大器电路，同所述第二谐振电路相连，并对从所述第二谐振电路输出的第二谐振信号进行放大；选择电路，同所述第一放大器电路和第二放大器电路相连，并使所述第一放大器电路和第二放大器电路中的一个工作；以及接地电容器，同所述第一放大器电路和第二放大器电路相连，并为所述第一放大器电路和第二放大器电路所共用；其中，辅助接地电容同所述选择电路相连，当所述第一放大器电路和第二放大器电路中的一个工作时，所述辅助接地电容同所述接地电容并联，当所述第一放大器电路和第二放大器电路中的另一个工作时，所述辅助接地电容同所述接地电容断开。
2. 根据权利要求1所述的高频振荡器，其中，所述第一放大器电路包括基极端通过第一偏压电阻器同电源 端相连的第一双极型晶体管；所述第二放大器电路包括基极端通过第二偏压电阻器同电源端相连 的第二双极型晶体管；所述选择电路包括第一切换电路，使第一双极型晶体管导通和截止； 第二切换电路，使第二双极型晶体管导通和截止，以使第二双极型晶体管 的工作状态不同于第一双极型晶体管的工作状态；以及切换控制信号输入 端，向第一双极型晶体管和第二双极型晶体管中的至少一个提供切换控制 信号，以改变第一双极型晶体管和第二双极型晶体管的工作状态；第一和第二切换电路中的至少一个布置在所述电源端与第一和第二 双极型晶体管的第一和第二偏压电阻器中相应的至少一个偏压电阻器之 间，相应的双极型晶体管的工作状态被第一和第二切换电路中的所述至少 一个所切换；所述接地电容器连接在所述电源端与第一和第二切换电路中的所述 至少一个之间；并且所述辅助接地电容器连接在第一和第二切换电路中的所述至少一个 与第一和第二偏压电阻器中的相应的至少一个之间。
3. 根据权利要求2所述的高频振荡器，还包括缓冲电路，同第一和第二放大器电路共同相连，并对从第一和第二放 大器电路中的每个输出的信号进行放大。
4. 根据权利要求3所述的高频振荡器， 其中，所述缓冲电路包括第三双极型晶体管；包含于所述缓冲电路中的第三双极型晶体管的发射极端同所述第一 双极型晶体管和第二双极型晶体管的集电极端级联；并且同所述辅助接地电容器相连的所述第一切换电路和第二切换电路中 的一个同包含于所述缓冲电路中的第三双极型晶体管的发射极端相连。
5. 根据权利要求4所述的高频振荡器，其中，所述第一切换电路和第二切换电路中的另一个同所述第一和第 二双极型晶体管中相应的一个双极型晶体管的发射极电阻相连，所述相应 的双极型晶体管的工作状态被所述第一切换电路和第二切换电路中的所 述另一个所切换。
6. 根据权利要求1至5中任意一项所述的高频振荡器，其中，所述第一切换电路和第二切换电路中的每个切换电路由PNP 晶体管或NPN晶体管构成。
7. —种包含根据权利要求1至5中任意一项所述的高频振荡器的电 子装置。
全文摘要
第一谐振电路2和第二谐振电路3分别同第一放大器电路4和第二放大器电路5相连。选择电路6包括选择性地使第一放大器电路4和第二放大器电路5工作的第一切换电路7和第二切换电路8。接地电容C4同第一放大器电路4和第二放大器电路5的输出侧相连，并为第一放大器电路4和第二放大器电路5所共用。辅助接地电容器C14连接在第一切换电路7和第一放大器电路4之间。因此，只有当启动第一放大器电路4时，接地电容C4和辅助接地电路C14才彼此并联。
文档编号H03B5/02GK101405933SQ20078000940
公开日2009年4月8日 申请日期2007年1月23日 优先权日2006年3月16日
发明者荒俣智英 申请人:株式会社村田制作所