JP5620003B2 - プッシュ−プッシュ型発振器回路 - Google Patents

Description

本発明は、プッシュ−プッシュ型発振器回路に関する。

プッシュ−プッシュ型発振器は、一般的に同一な発振基本周波数を有し位相が逆の対称な２つの平衡な枝部を備える電子デバイスである。プッシュ−プッシュ型発振器は、２つの平衡な枝部を、それらの基本周波数が相殺されるように組み合わせることによって形成される。一方で、基本周波数の二倍であるそれらの第二次高調波成分は強め合うように加算され、負荷に送達される。プッシュ−プッシュ型発振器は、周波数逓倍器を追加する必要なしに、第二次高調波周波数を有する信号を提供するために使用され得る。信号を、基本周波数および第二次高調波周波数を有するようにするためには、特別な技術を適用する必要がある。二重完全差動出力（ｄｕａｌ ｆｕｌｌ−ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｏｕｔｐｕｔｓ）を有する既知のプッシュ−プッシュ型発振器は、たとえば、特許文献１に記載されている。

米国特許出願公開第２００７／１８２５０２号明細書

プッシュ−プッシュ型発振器の実施形態の一例を概略的に示す図。

本発明は、添付の独立請求項に記載されているようなプッシュ−プッシュ型発振器回路を提供する。
本発明の具体的な実施形態は従属請求項に記載されている。

本発明のこれらの態様および他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかとなり、それらを参照することによって明瞭になるであろう。
本発明のさらなる詳細、態様、および実施形態を、例としてのみ、図面を参照して記載する。図面において、同様の参照符号は同様のまたは機能的に類似の要素を特定するために使用される。図面内の要素は簡潔かつ明瞭にするために示されており、必ずしも原寸に比例して描かれてはいない。

本発明の例示されている実施形態は、大部分について、当業者に既知の電子コンポーネントおよび回路を使用して実装され得るため、本発明の基礎となる概念の理解および評価のために、ならびに本発明の教示を分かりにくくせず当該教示から注意を逸らさせないために、詳細は上記で例示されているような必要と考えられる範囲を超えては説明されない。本明細書の文脈において、差動信号は同一な振幅および逆の位相を有する２つの成分を含み得ることに留意されたい。差動信号は、２つの端子を介して提供されることができる。伝送線路とは、電磁気エネルギーを伝送するための１つの場所から別の場所までの経路の全部または一部を形成する物質の媒体または構造であり得る。伝送線路はインピーダンスを有し得るため、インダクタであるとみなされ得る。電気または電磁気信号はインダクタを通じて伝播され得るため、インダクタは、異なる周波数を有する信号に対してより低いインピーダンスを有する場合に伝送線路であるとみなされ得る。四分の一波長伝送線路は、所与の周波数に対する電気長が、四分の一波長の長さであるか、もしくは四分の一波長の長さに近いか、またはそのような波長の奇数倍であり、所与の周波数を有する信号に対して基本的に無限大のインピーダンス（またはハイインピーダンス）を有する伝送線路であるとみなされ得る。本明細書の文脈において、擬似四分の一波長伝送線路が四分の一波長伝送線路であるとみなされ得る。所与の周波数を有する信号に対して高いまたは基本的に無限大のインピーダンスを有するインダクタは四分の一波長伝送線路とみなされ得る。四分の一波長伝送線路は、所与の周波数を有する信号に対して非常に高いインピーダンスを提供することができ、基本的にそのような信号を遮断するが、より低いまたはより高い周波数を有する信号の伝送を許可する。

プッシュ−プッシュ型発振器回路は、第１の発振枝部および第２の発振枝部を備えることができる。各発振枝部はアクティブデバイスおよびタンクを備えることができる。詳細には、第１のアクティブデバイスは第１の発振枝部に関連付けられてもよく、第２のアクティブデバイスは第２の発振枝部に関連付けられてもよい。タンクは、インダクタおよび／またはキャパシタ、詳細にはバラクタを備えることができる。これらの発振枝部は対称的に平衡でもよい。各枝部は、枝部の発振特性、詳細には枝部のキャパシタンスおよびインダクタンスに応じた基本周波数ｆ_０を有する信号を提供することができる。両方の発振枝部が１つのインダクタを共有することが考えられる。発振枝部は、詳細にはインダクタンス、キャパシタンス、ならびに印加される電圧および電流の変化に対する反応に関して等しいまたは実質的に等しい電磁気特性を有する構成要素を備えることができる。基本周波数ｆ_０は、たとえば、チューニング電圧を変化させることによってチューニングされ得る。プッシュ−プッシュ周波数とも称される第二次高調波周波数２ｆ_０が共通の連結点において生成され得るため、この組み合わされた対称的に平衡な枝部はプッシュ−プッシュ型発振器コアを表すことが考慮され得る。プッシュ−プッシュ型発振器コアは、電圧制御発振器とみなされ得る。これは、交流電圧駆動発振器または直流電圧駆動発振器であり得る。チューニング可能周波数を提供するために任意の種類のチューニング可能タンクを使用することが想定され得る。対称的に平衡な枝部の基本周波数ｆ_０を有する信号は強め合うように加算されて、基本周波数の第二次高調波、すなわち基本周波数の二倍の周波数２ｆ_０である信号を生成することができ、一方で基本周波数信号は少なくとも大幅に相殺される。

プッシュ−プッシュ型発振器回路は、それぞれ周波数ｆ_０および２ｆ_０を有する信号を提供することができる。各発振枝部から、３つの出力枝部が分岐し得る。異なる発振枝部から分岐する出力枝部はそれぞれ、互いに重なりあって接続され得る。プッシュ−プッシュ出力枝部は、第１の発振枝部と第２の発振枝部との２つの共通のソース端子とみなされることができ、それらは、平衡な基本周波数ｆ_０を有する信号に基づく基本周波数の平衡な第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号を提供する。各発振枝部の第３の出力枝部は、第二次高調波周波数の信号成分を減結合することによって、基本周波数ｆ_０を有する信号を提供し得る。各発振枝部から、少なくとも２つの出力枝部が分岐し得る。詳細には、一方の発振枝部に接続される複数の出力枝部は、その発振枝部のアクティブデバイスの異なる端子から分岐し得る。

プッシュ−プッシュ型発振器回路は、端子を有する少なくとも１つの終端枝部を備えることができ、その端子は、第二次高調波周波数２ｆ_０または基本周波数ｆ_０を有する差動信号の成分を提供する。少なくとも１つの終端枝部は、ＲＦスタブを備えることができ、このＲＦスタブは、第二次高調波周波数２ｆ_０または基本周波数ｆ_０を有する信号に対する四分の一波長伝送線路を備えている。ＲＦスタブの第二次高調波周波数２ｆ_０または基本周波数ｆ_０を有する信号に対する四分の一波長伝送線路はマイクロストリップを備えることが考慮され得る。ＲＦスタブは、終端枝部のインダクタと端子との間の接続点に結合され得る。ＲＦスタブは四分の一波長伝送線路と直列に結合されるキャパシタを備えることが企図され得る。

より具体的には、プッシュ−プッシュ型発振器回路は、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する差動信号を提供するために、第１の第二次高調波周波数端子を有する第１の終端枝部と、第２の第二次高調波周波数端子を有する第２の終端枝部とを備えることができる。第二次高調波周波数端子の各々が第二次高調波周波数２ｆ_０を有する差動信号の成分を提供することが考慮され得る。第１の終端枝部および／または第２の終端枝部はＲＦスタブを備えることができる。第１の終端枝部のＲＦスタブおよび／または第２の終端枝部のＲＦスタブは、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号に対する四分の一波長伝送線路を備えることができる。プッシュ−プッシュ型発振器回路は代替的にまたは付加的に、基本周波数ｆ_０を有する差動信号を提供するように、第１の基本周波数端末を有する第１の基本周波数終端枝部と、第２の基本周波数端末を有する第２の基本周波数終端枝部とを備えることが企図され得る。基本周波数端子の各々が基本周波数ｆ_０を有する差動信号の成分を提供することが考慮され得る。第１の基本周波数終端枝部および／または第２の基本周波数終端枝部はＲＦスタブを備えることができる。第１の基本周波数終端枝部のＲＦスタブおよび／または第２の基本周波数終端枝部のＲＦスタブは、基本周波数ｆ_０を有する信号に対する四分の一波長伝送線路を備えることができる。

一般的に、これらの出力枝部のうちの１つは、２つの結合インダクタと、第１の基本周波数端子を有する第１の基本周波数枝部とを備えることができる。第１の基本周波数枝部は、２つの結合インダクタのうちの１つと直列に結合されることができる。２つの結合インダクタは、第１の接続点を介して互いに直列に結合されることができる。この出力枝部は、第１の発振枝部に、詳細には第１の発振枝部のアクティブデバイスに接続されることができる。もう一方の出力枝部は、２つの結合インダクタと、第２の基本周波数端子を有する第２の基本周波数枝部とを備えることができる。第２の基本周波数枝部は、２つの結合インダクタのうちの１つと直列に結合されることができる。この出力枝部の２つの結合インダクタは、第２の接続点を介して互いに直列に結合されることができる。この出力枝部は、第２の発振枝部に、詳細には第２の発振枝部のアクティブデバイスの端子に接続されることができる。プッシュ−プッシュ型発振器回路は、第１および第２の基本周波数端子を介して基本周波数ｆ_０を有する差動信号を提供することができる。第１および第２の基本周波数端子の各々が差動信号のうちの１つの成分を提供し得る。

プッシュ−プッシュ型発振器回路は、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する差動信号を提供するように２つの共通のソース端子を備えており、第１の端子は、第１の第二次高調波周波数を有しており、第２の端子は、第２の第二次高調波周波数を有することができる。これらの端子は、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号に対して結合された接続枝部を有する２つの平衡な発振枝部に接続されることができる。第１の共通のソース端子は伝送線路を介して結合されることができ、第２の共通のソース端子は２つのキャパシタを介して結合されることが想定され得る。接続枝部は、基本周波数ｆ_０を有する信号を抑制するように、基本周波数ｆ_０を有する信号に対する２つの四分の一波長伝送線路を備えることができる。

プッシュ−プッシュ型発振器は、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する差動信号を提供するように、第１の第二次高調波周波数端子を有する第１の終端枝部と、第２の第二次高調波周波数端子を有する第２の終端枝部とを備えることができる。

第１の終端枝部は少なくとも１つの出力枝部に接続されることができ、第２の終端枝部は他の出力枝部のうちの少なくとも１つに接続されることができる。第１の接続点および第２の接続点は接続枝部を介して結合されることが想定され得る。第２の終端枝部が接続枝部に結合され得る。接続枝部は、基本周波数ｆ_０を有する信号に対する仮想グランドを提供する第１のキャパシタおよび第２のキャパシタを備えることができる。これらのキャパシタは、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号を加算することができる。詳細には、それらは、接続点において同位相の第２の高調波周波数２ｆ_０を有する信号を提供することができる。接続点は、接続枝部のキャパシタの間に位置することができる。

詳細には、図１に例示されるように、プッシュ−プッシュ型発振器回路１０は、２つのアクティブデバイス、この場合は第１のトランジスタ１２および第２のトランジスタ１４を備えることができる。任意の種類のトランジスタまたは適切なアクティブデバイスが使用されることができる。トランジスタ１２、１４に相当するアクティブデバイスは、対称なアクティブデバイスを提供するように、それらの仕様に関して同一であることができる。詳細には、トランジスタ１２、１４は、バイポーラ接合トランジスタであることができる。アクティブデバイスに関してまたはアクティブデバイスとして、高い周波数に適切なトランジスタ、詳細にはｎｐｎトランジスタ、特にＮＭＯＳ（ｎ型金属酸化膜半導体）トランジスタを使用することが企図され得る。トランジスタ１２のベースはインダクタ１６を介してバイアス電圧Ｖ_ｂｉａｓに接続されることができる。トランジスタ１４のベースがインダクタ１８を介してバイアス電圧Ｖ_ｂｉａｓに接続され得る。インダクタ１６および１８は同一の特性を有することが考慮され得る。詳細には、インダクタ１６および１８は同一のインダクタンスを有することができる。バイアス電圧Ｖ_ｂｉａｓは、トランジスタ１２、１４のベース電圧をバイアスするように任意の適切な方法で選択されることができる。

チューニング電圧源は、トランジスタ１２、１４にチューニング電圧Ｖ_ｔｕｎｅを提供するように構成されてもよい。チューニング電圧源とトランジスタ１２のエミッタとの間には、バラクタでもよいキャパシタ２０が結合され得る。トランジスタ１４のエミッタとチューニング電圧源との間に、バラクタであり得るキャパシタ２２を接続することが可能である。キャパシタ２０および／またはキャパシタ２２は、チューニング電圧を変更することによってそれらのキャパシタンスに関してチューニング可能であってもよい。キャパシタ２０、２２のキャパシタンスが等しくなるように選択されることが可能である。キャパシタは、印加され得るチューニング電圧の範囲にわたるチューニング電圧の変化に対して基本的に同一の反応を有し得る。キャパシタ２０、２２、トランジスタ１２、１４、およびインダクタ１６、１８は、チューニング可能な基本発振器周波数ｆ_０を有するプッシュ−プッシュ型発振器コア２３を表しているとみなされ得る。チューニング電圧Ｖ_ｔｕｎｅは直流電圧であり得る。トランジスタ１２、インダクタ１６およびキャパシタ２０は、プッシュ−プッシュ型発振器コア２３の第１の発振枝部とみなされ得る。トランジスタ１４、インダクタ１８およびキャパシタ２２は、プッシュ−プッシュ型発振器コア２３の第２の発振枝部とみなされ得る。インダクタ１６およびキャパシタ２０は第１の発振枝部のタンクであるとみなされ得る。インダクタ１８およびキャパシタ２０は第２の発振枝部のタンクであるとみなされ得る。第１の発振枝部および第２の発振枝部は対称であり、それによって、各発振枝部はｆ_０の発振周波数を有し、基本周波数ｆ_０を有する信号を提供することができる。プッシュ−プッシュ型発振器コア２３として２つの対称枝部を有する任意の種類の電圧制御発振器を利用することが想定され得る。詳細には、発振枝部は、基本周波数ｆ_０、特にチューニング可能な基本周波数ｆ_０の信号を提供するように、アクティブデバイス、インダクタおよびキャパシタの構成要素の任意の適切な組み合わせを備えることができる。

プッシュ−プッシュ型発振器コア２３の第１の発振枝部には第１の出力枝部２４が接続され得る。第１の出力枝部２４は、第１の発振枝部のアクティブデバイスの１つの端子、この場合は第１のトランジスタ１２のエミッタから分岐することができる。すなわち、トランジスタ１２のエミッタとキャパシタ２０との間から分岐することができる。第１の出力枝部２４は、インダクタ２６を備えることができる。第２の出力枝部２８は、プッシュ−プッシュ型発振器コア２３の第２の発振枝部から分岐することができる。第２の出力枝部２８は、第２の発振枝部のアクティブデバイスの１つの端子から分岐することができる。詳細には、これは第２のトランジスタ１４のエミッタに接続されることができる。第２の出力枝部は、トランジスタ１４のエミッタとキャパシタ２２との間に接続されるインダクタ３０を備えることができる。インダクタ２６および／またはインダクタ３０は、基本周波数ｆ_０を有する信号に対する四分の一波長伝送線路を表すことができる。インダクタ２６および／またはインダクタ３０は、周波数ｆ_０を有する信号を抑制し、対応する出力枝部２４および／または２８のさらに下流に通過することを妨げるように、この信号に対してハイインピーダンスを提供することが考慮され得る。第１の出力枝部２４および第２の出力枝部２８は、接続点３１において互いに接続されることができる。接続点３１からの分岐は、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号に対する四分の一波長伝送線路３２を備えるバイアス枝部であり、この線路は、回路１０において電流をバイアスするように、グランドに接続される抵抗３４に直列に接続されており、このバイアス枝部内の第二次高調波２ｆ_０を有する信号に対してハイインピーダンスを提供することができる。

第１の終端枝部３６は、接続点３１から、対応するインダクタ３０と接続点３１との間で分岐することができる。第１の終端枝部３６は、１つまたは２つ以上の出力枝部、特に第１の出力枝部および第２の出力枝部に接続される終端枝部であるとみなされ得る。第１の終端枝部３６は、第１の終端枝部３６を回路１０内のＤＣ成分から減結合するように減結合キャパシタ３８を備えることができる。減結合キャパシタ３８の後段には、第二次高調波周波数２ｆ_０の信号を位相シフトする位相シフトインダクタ４０が直列に結合されることができ、当該インダクタには、第１の第二次高調波端子４２が直列に接続されることができ、当該端子において、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号が対応して提供され、取り出されることができる。第１の第二次高調波端子４２は、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号を出力するように考慮され得る。第１の第二次高調波端子４２の出力は、差動信号の成分であるとみなされ得る。第１の第二次高調波端子４２と位相シフトインダクタ４０との間の接続点には、第１のＲＦスタブ４４が接続され得る。第１のＲＦスタブ４４は、端子４２における基本周波数ｆ_０信号を短絡させ、第二次高調波周波数２ｆ_０の信号を強化する（ｅｎｈａｎｃｅ）ことができる。詳細には、第１のＲＦスタブ４４はインダクタ４６を備えることができる。インダクタ４６は、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号に対する四分の一波長伝送線路４６を表すことができる。伝送線路４６はキャパシタ４８およびグランドと直列に結合されることができる。第１のＲＦスタブ４４は、基本周波数ｆ_０の信号に対する短絡回路接続および第二次高調波周波数２ｆ_０の信号に対するハイインピーダンスの開放回路接続を提供することができる。したがって、第１の第二次高調波端子４２において提供される周波数２ｆ_０による信号品質は、基本周波数ｆ_０において弱められた成分を含み得るため、向上され得る。

第３の出力枝部５０は、プッシュ−プッシュ型発振器コア２３の第１の発振枝部から分岐することができる。第３の出力枝部５０は、第１の発振枝部のアクティブデバイスの第２の端子から分岐することができる。詳細には、第１のトランジスタ１２のコレクタから分岐することができる。第３の出力枝部は、第１のインダクタ５２、第２のインダクタ５４および第３のインダクタ５６を備えることができる。第１のインダクタ５２、第２のインダクタ５４および第３のインダクタ５６は直列に接続されることができる。第１のインダクタ５２と第２のインダクタ５４との間に第１の接続点が提供されることができる。第１のインダクタ５２および第２のインダクタ５４は直列に結合される結合インダクタであるとみなされ得る。第１のインダクタ５２は、基本周波数ｆ_０を有する信号および第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号が通過することを可能にすることが想定される。詳細には、第１の結合インダクタ５２を、基本周波数ｆ_０または第二次高調波周波数２ｆ_０のいずれの四分の一波長伝送線路でもないようにすることが考慮され得る。インダクタ５２、５４および５６のいずれかが個別にまたは任意の組み合わせにおいて、プッシュ−プッシュ型発振器コア２３の寄生容量を補償することが想定され得る。インダクタ５２および／または５４および／または５６はそれぞれ、基本周波数ｆ_０もしくは第二次高調波周波数２ｆ_０を有する一方の出力信号に関して、または、基本周波数ｆ_０もしくは第二次高調波周波数２ｆ_０を有する両方の出力信号に関して出力の整合性を提供しまたは向上することができる。それぞれの発振枝部のタンクの品質係数は、インダクタ５２、５４および５６を最適化することによって向上され得る。詳細には、たとえば、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号に関して、出力信号の振幅が増大されることができ、かつ／または位相ノイズが最小化されることができる。第２のインダクタ５４は、基本周波数の信号が通過できるようにする。第２のインダクタが基本周波数ｆ_０に対する四分の一波長伝送線路でないことが考慮され得る。第３のインダクタ５６はグランドに接続されることができる。このインダクタは、接地インダクタであるとみなされ得る。第２のインダクタ５４と第３のインダクタ５６との間において、第１の基本周波数終端枝部５８が分岐し得る。第３の出力枝部５０の結合インダクタ５２、５４は、第１の基本周波数終端枝部５８と直列に接続されることが考慮され得る。詳細には、第３の出力枝部の第１のインダクタおよび第２のインダクタが互いに直列に結合されることが企図され得る。第１の基本周波数終端枝部５８は、第１のインダクタ５２および第２のインダクタ５４のうちの一方と直列に結合されるように考慮され、それは第２のインダクタ５４であり得る。接地インダクタ５６は、第１の基本周波数終端枝部５８と、当該インダクタに直列に接続される結合インダクタ５４との間において分岐していると考えられ得る。組み合わされる第２のインダクタ５４および第３のインダクタ５６は基本的に、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号に対する擬似四分の一波長伝送線路を表すことが企図され得る。それらのインダクタは組み合わされて、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号に対するハイインピーダンスを提供することができる。インダクタ５４および５６は分圧器とみなされ得る。インダクタ５４および５６を介して、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号の出力振幅が増大され得る。インダクタ５６は基本周波数ｆ_０を有する信号に対するインピーダンスを提供することができる。プッシュ−プッシュ型発振器コア２３によって提供される、基本周波数ｆ_０を有する信号の振幅は通常比較的大きいため、インダクタ５６は、この信号に対する適度なインピーダンスを提供することが考慮され得る。詳細には、インダクタ５６は第１の基本周波数終端枝部５８に対して、所望の振幅の基本周波数ｆ_０を有する信号を提供することができる。

第４の出力枝部６０は、プッシュ−プッシュ型発振器コア２３の第２の発振枝部から分岐することができる。第４の出力枝部６０は、第２の発振枝部のアクティブデバイスの第２の端子から分岐することができる。詳細には、第２のトランジスタ１４のコレクタから分岐することができる。第４の出力枝部６０は、第４のインダクタ６２、第５のインダクタ６４および第６のインダクタ６６を備えることができる。第５のインダクタ６４と第３のインダクタ６６との間において、第２の基本周波数終端枝部６８が分岐し得る。第４のインダクタ６２と第５のインダクタ６４との間に第２の接続点が提供されることができる。第４のインダクタ６２および第５のインダクタ６４は結合インダクタであるとみなされ得る。第４のインダクタ６２は、基本周波数ｆ_０および第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号が通過することを許可するように適合されることが想定され得る。詳細には、第４の結合インダクタ６２を、基本周波数ｆ_０または第二次高調波周波数２ｆ_０のいずれの四分の一波長伝送線路でもないようにすることが考慮され得る。インダクタ６２、６４、６６のいずれかが個別にまたは任意の組み合わせにおいて、プッシュ−プッシュ型発振器コア２３の寄生容量を補償することが想定され得る。インダクタ６２および／または６４および／または６６はそれぞれ、基本周波数ｆ_０もしくは第二次高調波周波数２ｆ_０を有する一方の出力信号に関して、または、基本周波数ｆ_０もしくは第二次高調波周波数２ｆ_０を有する両方の出力信号に関して出力の整合性を提供しまたは向上することができる。対応する発振枝部のタンクの品質係数は、インダクタ６２、６４および６６を最適化することによって向上され得る。詳細には、たとえば、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号に関して、出力信号の振幅が増大されることができ、かつ／または位相ノイズが最小化されることができる。第５のインダクタ６４は、基本周波数ｆ_０を有する信号が通過することを許可することができる。第５のインダクタ６４が基本周波数ｆ_０に対する四分の一波長伝送線路ではないように考慮され得る。第６のインダクタ６６はグランドに接続されることができる。このインダクタは、接地インダクタであるとみなされ得る。第４の出力枝部６０の結合インダクタ６２、６４は、第２の基本周波数終端枝部６８と直列に結合されるように考慮され得る。詳細には、第４の出力枝部６０の第４のインダクタ６２および第５のインダクタ６４が互いに直列に結合されることが企図され得る。第２の基本周波数終端枝部６８は、第４のインダクタ６２および第５のインダクタ６４のうちの一方と直列に結合されるように考慮され、その一方とは第５のインダクタ６４であり得る。接地インダクタ６６は、第２の基本周波数終端枝部６８と、当該インダクタに直列に接続される結合インダクタ６４との間において分岐していると考えられ得る。組み合わされる第５のインダクタ６４および第６のインダクタ６６は基本的に、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号に対する擬似四分の一波長伝送線路を表すことが企図され得る。それらのインダクタは組み合わされて、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号に対するハイインピーダンスを提供することができる。インダクタ６４および６６は分圧器とみなされ得る。インダクタ６４および６６を介して、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号の振幅が増大され得る。インダクタ６６は基本周波数ｆ_０を有する信号に対するインピーダンスを提供することができる。プッシュ−プッシュ型発振器コア２３によって提供される、基本周波数ｆ_０を有する信号の振幅は通常比較的大きいため、インダクタ６６は、この信号に対する適度なインピーダンスを提供することが考慮され得る。詳細には、インダクタ６６は第２の基本周波数終端枝部６８に対して、所望の振幅の基本周波数ｆ_０を有する信号を提供することができる。

第３の出力枝部５０の第２のインダクタ５２と第３のインダクタ５４との間において、第３の出力枝部の第１の接続点と第４の出力枝部の第２の接続点とを結合する接続枝部が分岐し得る。接続枝部は減結合線路７０を備えることができる。減結合線路７０は、第１のキャパシタ７２および第２のキャパシタ７４を備えることができる。第１のキャパシタ７２および第２のキャパシタ７４は類似の、等しいまたは基本的に等しいキャパシタンスを有することができる。第１のキャパシタ７２と第２のキャパシタ７４との間における接続点７６は回路１０のＤＣ成分から減結合されることができる。キャパシタ７２および７４は、点７６において第二次高調波周波数を有する同位相の信号を提供することによって、第二次高調波周波数に関する信号の強化を提供することができる。キャパシタ７２および７４は、点７６において位相が逆の基本周波数ｆ_０を有する信号を提供することによって、基本周波数ｆ_０を有する信号に対する仮想グランドを提供することができる。第２の終端枝部７８がこの接続枝部に結合されることが考慮され得る。詳細には、減結合線路７０の接続点７６は第２の終端枝部７８に接続されることができる。

第２の終端枝部７８は、第二次高調波周波数２ｆ_０の信号を位相シフトする位相シフトインダクタ８０を備えることができ、当該インダクタには、第２の第二次高調波端子８２が直列に接続されることができ、当該端子において、第二次高調波周波数２ｆ_０の信号が対応して提供され、取り出されることができる。第２の第二次高調波端子８２は、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号を出力するように考慮され得る。第２の第二次高調波端子の出力は、差動信号の成分であるとみなされ得る。第２の第二次高調波端子８２と位相シフトインダクタ８０との間における接続点に、第２のＲＦスタブ８４が接続され得る。第２のＲＦスタブ８４は、端子８２における基本周波数ｆ_０の信号を短絡させ、第二次高調波周波数２ｆ_０の信号を強化することができる。詳細には、第２のＲＦスタブ８４はインダクタ８６を備えることができる。インダクタ８６は、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号に対する四分の一波長伝送線路８６を表すことができる。伝送線路８６はキャパシタ８８およびグランドと直列に結合されることができる。第２のＲＦスタブ８４は、基本周波数ｆ_０の信号に対する短絡接続と、第二次高調波周波数２ｆ_０の信号に対するハイインピーダンスによる開放回路接続とを提供することができる。したがって、第２の第二次高調波端子８２において提供される周波数２ｆ_０を有する信号は、基本周波数ｆ_０において弱められた成分を含み得るため、向上され得る。

第１の基本周波数終端枝部５８は、終端枝部５８を回路１０内のＤＣ成分から減結合するようにキャパシタ９０を備えることができる。キャパシタ９０には、基本周波数位相シフトインダクタ９２が直列に結合されることができ、このインダクタは第１の基本周波数端子９４に直列に接続されることができる。第１の基本周波数端子９４は、基本周波数ｆ_０を有する信号を出力するように考慮され得る。第１の基本周波数端子９４の出力は、差動信号の成分であり得る。第１の基本周波数終端枝部５８にＲＦスタブが接続されることが想定され得る。ＲＦスタブはインダクタ１０２を備えることができ、このインダクタは、基本周波数ｆ_０を有する信号に対する四分の一波長伝送線路であり得る。ＲＦスタブはキャパシタ１０４を備えることができ、このキャパシタはインダクタ１０２とグランドとの間に直列に接続されることができる。第１の基本周波数端子９４と、第１の基本周波数終端枝部５８が第３の出力枝部５０から分岐する点との間において、ＲＦスタブが接続されることが考慮され得る。詳細には、ＲＦスタブは、第１の基本周波数端子９４とインダクタ９２との間における接続点に接続され得る。

第２の基本周波数終端枝部６８は、終端枝部６８を回路１０内のＤＣ成分から減結合するようにキャパシタ９６を備えることができる。キャパシタ９６には、基本周波数位相シフトインダクタ９８が直列に結合されることができ、このインダクタは第２の基本周波数端子１００に直列に接続されることができる。第２の基本周波数端子１００は、基本周波数ｆ_０を有する信号を出力するように考慮され得る。第２の基本周波数端子１００の出力は、差動信号の成分であり得る。第２の基本周波数終端枝部６８にＲＦスタブが接続されることが想定され得る。ＲＦスタブはインダクタ１０６を備えることができ、このインダクタは、基本周波数ｆ_０を有する信号に対する四分の一波長伝送線路であり得る。ＲＦスタブはキャパシタ１０８を備えることができ、このキャパシタはインダクタ１０６とグランドとの間において直列に接続されることができる。第２の基本周波数端子１００と、第２の基本周波数終端枝部６８が第４の出力枝部６０から分岐する点との間において、ＲＦスタブが接続されることが想定され得る。詳細には、ＲＦスタブは、第２の基本周波数端子１００とインダクタ９８との間における接続点に接続され得る。

第３の出力枝部５０と第４の出力枝部６０とは対称な枝部であることができる。第１のインダクタ５２は第４のインダクタ６２と同一のインダクタンスを有することができる。第２のインダクタ５４は第５のインダクタ６４と同一のインダクタンスを有することができる。第３のインダクタ５６は第６のインダクタ６６と同一のインダクタンスを有することができる。第１の基本周波数終端枝部５８のキャパシタ９０は、第２の基本周波数終端枝部６８のキャパシタ９６と同一のキャパシタンスを有することができる。

第１の終端枝部３６の位相シフトインダクタ４０のインダクタンスおよび位相シフトインダクタ８０のインダクタンスは、端子４２および８２が第二次高調波周波数２ｆ_０の差動信号を提供するように選択されることができる。キャパシタ３８のキャパシタンスはキャパシタ７２および／またはキャパシタ７４のキャパシタンスと等しくてもよい。

第１の基本周波数終端枝部５８のインダクタ９２のインダクタンスおよび第２の基本周波数終端枝部６８のインダクタ９８のインダクタンスは、第１の基本周波数端子９４および第２の基本周波数端子１００が基本周波数ｆ_０を有する差動信号を提供するように適合されることができる。

基本周波数は１ＧＨｚ〜１０ＴＨｚの範囲内にあることができる。基本周波数は１０ＧＨｚ〜１００ＧＨｚの範囲内にあることが想定され得る。詳細には、基本周波数は３８．５ＧＨｚであり得る。プッシュ−プッシュ型発振器回路は、ミリ波を使用し得る自動車レーダシステムにおける使用に特に適している。任意の数のインダクタが伝送線路を形成することが実現され得る。伝送線路は、１つまたは複数のマイクロストリップを備えることができ、または１つまたは複数のマイクロストリップとして具現化されることができる。マイクロストリップは、基板、詳細には半導体基板上に容易に実装されることができ、詳細には数十ＧＨｚの周波数範囲内で良好な伝送能力を提供する。詳細には、第３の出力枝部５０の１つまたは２つ以上の結合インダクタ、たとえば、第１のインダクタ５２および／または第２のインダクタ５４がマイクロストリップを形成することが想定され得る。第４の出力枝部６０の結合インダクタのうちの１つまたは複数、たとえば、第４のインダクタ６２および／または第５のインダクタ６４はマイクロストリップを形成し得る。接地インダクタ５６および／または接地インダクタ６６はマイクロストリップを形成し得る。第３の出力枝部５０の第１のインダクタ５２、５４および５６に対するインダクタンスは、出力電力および／またはノイズレベルに関して、基本周波数ｆ_０および／または第二次高調波周波数２ｆ_０を有する差動信号を最適化することができる。これらのインダクタに対する所与の周波数範囲に適切な任意の種類のインダクタ構造を使用することが実現され得る。たとえば、インダクタとしてコイル構造を使用することが考慮され得る。任意の１つまたは任意の数のインダクタがコプレーナ伝送線路を形成するかまたはコプレーナ伝送線路として具現化されることが想定され得る。

インダクタ５２、５４および５６は１つの伝送線路を提供するものとみなされ得る。インダクタ６２、６４および６６も同様に１つの伝送線路を提供することが考慮され得る。両方の伝送線路は対称であることができる。インダクタ５２、５４および５６、それぞれ対応する６２、６４および６６、ならびに可能性として第２の終端枝部７８内のインダクタ８０および／または第１の終端枝部３６内のインダクタ４０の特性を変更することによって、第二次高調波周波数端子８２における第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号を最適化することが可能である。詳細には、第１の第二次高調波周波数端子４２において提供される信号と比較した場合に同一な振幅および逆の位相を有する相補的な差動信号を提供することが可能である。端子に近いＲＦスタブは信号品質を向上させ位相ノイズを低減することができる。ＲＦスタブのいずれも省略可能であるとみなされ得る。詳細には、１つの終端枝部、たとえば、第２の終端枝部７８にのみＲＦスタブを供給することが想定され得る。第１の終端枝部３６および第２の終端枝部７８にのみＲＦスタブを提供すること、または、基本周波数終端枝部５８、６８のみにＲＦスタブを提供することも考慮され得る。１つの終端枝部、たとえば、第２の終端枝部７８または第１の終端枝部３６にのみＲＦスタブが提供されないことも企図され得る。

第１の第二次高調波端子４２および第２の第二次高調波端子８２によって提供される信号は、第二次高調波周波数２ｆ_０を有する差動信号であり得る。第二次高調波周波数を有する差動信号は、ＲＦスタブ４４および８４によって強化されることができ、当該ＲＦスタブは、基本周波数ｆ_０の成分をフィルタリング除去することができる。プッシュ−プッシュ型発振器回路１０は、基本周波数端子９４および１００を介して基本周波数ｆ_０の差動信号を提供することができる。２つの周波数ｆ_０および２ｆ_０を有するこれらの差動信号を提供するために、プッシュ−プッシュ型発振器コア２３以外に追加のアクティブデバイスは必要ではない。追加の周波数分周器または周波数逓倍器を実装することも必要ない。アクティブデバイスを追加すると位相ノイズが加わるため、上記のようにしてノイズレベルがより低い信号を提供することを可能にしている。記載されているプッシュ−プッシュ型発振器回路は小型であり、第３の出力枝部および第４の出力枝部のインダクタ、すなわちインダクタ５２、５４、５６、６２、６４および６６のインダクタンスを変更することによって所望の信号特性を容易に提供することができる。これらのインダクタの特性を変更することによって、端子における差動信号の出力電力および差動信号のノイズレベルを最適化することが可能である。提供される差動信号は、チューニング電圧Ｖ_ｔｕｎｅの変化に対してロバストである。プッシュ−プッシュ型発振器回路は、電力消費の大きいアクティブデバイスを追加することなくその差動信号を提供することができるため、電力効率が良い。

上記の明細書において、本発明がその発明の実施形態の具体例を参照して説明された。しかしながら、添付の特許請求の範囲に記載されている本発明のより広い精神および範囲から逸脱することなく、そこにさまざまな変形および変更を行うことができることは明らかであろう。

たとえば、本明細書において記載される半導体基板は、ガリウムヒ素、シリコンゲルマニウム、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、シリコン、単結晶シリコンなど、および上記の組み合わせなどの、任意の半導体材料または材料の組み合わせであることができる。

本明細書において説明されているような接続または結合は、たとえば介在するデバイスを介してそれぞれのノード、ユニットまたはデバイスから、またはそれらへと信号を転送するのに適切な任意のタイプの接続または結合であることができる。結合および接続、特に結合される、および接続されるという用語はそれぞれ、交換可能に使用されてもよい。したがって、別途暗示または提示されていない限り、接続はたとえば直接接続であってもよいし、間接接続であってもよい。接続は、単一の接続、複数の接続、一方向性接続、または双方向性接続であることに関連して例示または記載され得る。しかしながら、実施形態が異なれば、接続の実施態様は変化してもよい。たとえば、双方向性接続ではなく別個の一方向性接続が使用されてもよく、その逆であってもよい。さらに、複数の接続が、シリアル化されたまたは時分割多重方式において複数の信号を伝送する単一の接続と置き換わってもよい。同様に、複数の信号を搬送する単一の接続が、これらの信号のサブセットを搬送するさまざまな異なる接続に分離されてもよい。それゆえ、信号の伝送には多くの選択肢が存在する。

本明細書において記載されている各信号は正または負の論理として設計され得る。負論理信号の場合、信号は、論理的真状態が論理レベル０に対応するアクティブ・ローである。正論理信号の場合、信号は、論理的真状態が論理レベル１に対応するアクティブ・ハイである。本明細書に記載される信号はいずれも負または正論理信号のいずれかとして設計されることができることに留意されたい。それゆえ、代替の実施形態では、正論理信号として記載される信号は、負論理信号として実装されてもよく、負論理信号として記載される信号は、正論理信号として実装されてもよい。

論理ブロック間の境界は例示にすぎないこと、および、代替的な実施形態は、論理ブロックもしくは回路要素を融合し、またはさまざまな論理ブロックもしくは回路要素に対する代替的な機能の分解を課してもよいことを、当業者は認識するであろう。したがって、本明細書において描写したアーキテクチャは例示にすぎないこと、および、事実、同一な機能を達成する多くの他のアーキテクチャを実装することができることを理解されたい。たとえば、インダクタおよび抵抗は１つの要素に統合されてもよい。

同一な機能を達成するための構成要素の任意の構成が、所望の機能が達成されるように効果的に「関連付けられる」。したがって、本明細書における、特定の機能を達成するために結合される任意の２つの構成要素は互いに「関連付けられる」とみなすことができ、それによって、中間の構成要素またはアーキテクチャにかかわりなく、所望の機能が達成される。同様に、そのように関連付けられる任意の２つの構成要素も、所望の機能を達成するために互いに「動作可能に接続されている」または「動作可能に結合されている」とみなすことができる。

さらに、上述の動作間の境界は例示にすぎないことを当業者は認識するであろう。複数の動作を単一の動作に組み合わせ、単一の動作を追加の動作に分散させ、複数の動作を少なくとも部分的に時間的に重ね合わせて実行することができる。その上、代替的な実施形態は、特定の動作の複数の実例を含んでもよく、動作の順序はさまざまな他の実施形態においては変更してもよい。

さらに例として、１つの実施形態では、例示される実施例は、単一の集積回路上または同一のデバイス内に位置する回路として実装されることができる。たとえば、プッシュ−プッシュ型発振器回路のすべての構成要素は１つの基板上に集積されてもよい。代替的には、実施例は、適切な様式で互いに相互接続される任意の数の別個の集積回路または別個のデバイスとして実装されてもよい。たとえば、出力枝部のうちの１つまたは２つ以上は、部分的にまたは全体的に、プッシュ−プッシュ型発振器コアがその上に設けられている基板とは異なる基板上に設けられてもよい。

さらに例として、実施例、またはその一部は、任意の適切なタイプのハードウェア記述言語などによって、実回線または実回線に転換可能な論理表現のソフトまたはコード表現として実装されることができる。

さらに、本発明は、非プログラム可能ハードウェアにおいて実装される物理デバイスまたはユニットに限定されるものではなく、本出願においては一般的に「コンピュータシステム」として示されている、メインフレーム、ミニコンピュータ、サーバ、ワークステーション、パーソナルコンピュータ、ノートパッド、携帯情報端末、電子ゲーム、自動車および他の組込みシステム、携帯電話、ならびに、さまざまな他の無線デバイスなどの、適切なプログラムコードに従って操作することによって所望のデバイス機能を実行されるプログラム可能デバイスまたはユニット内に適用されることもできる。

しかしながら、他の修正形態、変更形態および代替形態も可能である。したがって、明細書および図面は限定的な意味においてではなく例示的に考慮されるべきである。
特許請求の範囲において、括弧間に置かれる任意の参照符号は特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という文言は、特許請求項内にリストされているもの以外の要素またはステップの存在を除外するものではない。さらに、本明細書において使用される場合、「１つ（“ａ” ｏｒ “ａｎ”）」という用語は、１つまたは２つ以上として定義される。さらに、特許請求の範囲における「少なくとも１つの」および「１つまたは複数の」のような前置きの語句の使用は、不定冠詞「１つの （“ａ” ｏｒ “ａｎ”）」による別の請求項要素の導入が、このように導入された請求項要素を含む任意の特定の請求項を、たとえ同一の請求項が前置きの語句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「１つの （“ａ” ｏｒ “ａｎ”）」のような不定冠詞を含む場合であっても、１つだけのこのような要素を含む発明に限定することを暗示するように解釈されるべきではない。同じことが、定冠詞の使用についても当てはまる。別途記載されない限り、「第１の」および「第２の」のような用語は、そのような用語が説明する要素間で適宜区別するように使用される。したがって、これらの用語は必ずしも、このような要素の時間的なまたは他の優先順位付けを示すようには意図されていない。特定の手段が相互に異なる特許請求項において記載されているというだけの事実は、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないということを示すものではない。

Claims (10)

1. プッシュ−プッシュ型発振器回路（１０）であって、
   基本周波数ｆ_０を有する信号を提供する、第１のアクティブデバイス（１２）および第１のタンク（１６、２０）を備える第１の発振枝部と、
   前記第１の発振枝部に対称であり、前記基本周波数ｆ_０を有する信号を提供する、第２のアクティブデバイス（１４）および第２のタンク（１８、２２）を備える第２の発振枝部とを備え、
   前記第１の発振枝部および前記第２の発振枝部は、前記基本周波数ｆ_０を有する信号に基づいて該基本周波数の第二次高調波周波数２ｆ_０を有する信号を提供するためおよび前記基本周波数ｆ_０を有する信号を提供するための少なくとも一方のために、出力枝部（２４、２８、５０、６０）に結合され、該プッシュ−プッシュ型発振器回路（１０）は、
   前記第二次高調波周波数２ｆ_０または前記基本周波数ｆ_０を有する差動信号の成分を提供する端子（４２、８２、９４、１００）を有する少なくとも１つの終端枝部（３６、５８、６８、７８）をさらに備え、
   前記少なくとも１つの終端枝部（３６、５８、６８、７８）は、ＲＦスタブ（４４、８４）を備え、前記ＲＦスタブ（４４、８４）は、前記第二次高調波周波数２ｆ_０または前記基本周波数ｆ_０を有する信号に対する四分の一波長伝送線路（４６、８６、１０２、１０６）および対応するキャパシタ（４８、８８、１０４、１０８）を備える、プッシュ−プッシュ型発振器回路。
2. 前記ＲＦスタブ（４４、８４）の前記第二次高調波周波数２ｆ_０または前記基本周波数ｆ_０を有する信号に対する前記四分の一波長伝送線路（４６、８６）はマイクロストリップを含む、請求項１に記載のプッシュ−プッシュ型発振器回路。
3. 前記ＲＦスタブ（４４、８４）は、前記少なくとも１つの終端枝部（３６、７８、５８、６８）のインダクタ（４０、８０、９２、９８）と前記端子（４２、８２、９４、１００）との間の接続点に結合される、請求項１または２に記載のプッシュ−プッシュ型発振器回路。
4. 前記ＲＦスタブ（４４、８４）は、前記四分の一波長伝送線路（４６、８６、１０２、１０６）と直列に結合されるキャパシタ（４８、８８、１０４、１０８）を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプッシュ−プッシュ型発振器回路。
5. プッシュ−プッシュ型発振器回路（１０）であって、
   基本周波数ｆ_０を有する信号を提供する、第１のアクティブデバイス（１２）および第１のタンク（１６、２０）を有する第１の発振枝部と、
   前記第１の発振枝部と対称な、前記基本周波数ｆ_０を有する信号を提供する、第２のアクティブデバイス（１４）および第２のタンク（１８、２２）を有する第２の発振枝部とを備え、
   出力枝部（２４、２８、５０、６０）が、前記基本周波数ｆ_０を有する信号を提供するために、前記第１の発振枝部および前記第２の発振枝部に結合され、
   さらに、前記出力枝部のうちの１つ（５０）は、２つの結合インダクタ（５２、５４）と、第１の基本周波数端子（９４）を有する第１の基本周波数終端枝部（５８）とを備え、該第１の基本周波数終端枝部（５８）は前記結合インダクタ（５２、５４）のうちの１つと直列に結合され、前記２つの結合インダクタ（５２、５４）は第１の接続点を介して互いに直列に結合され、
   前記出力枝部のうちの一つ（６０）は、２つの結合インダクタ（６２、６４）と、第２の基本周波数端子（１００）を有する第２の基本周波数終端枝部（６８）とを備え、該第２の基本周波数終端枝部（６８）は該出力枝部（６０）の前記２つの結合インダクタのうちの１つ（６４）と直列に結合され、該出力枝部（６０）の前記２つの結合インダクタ（６２、６４）は第２の接続点を介して互いに直列に結合され、
   さらに、該プッシュ−プッシュ型発振器回路（１０）は、前記第１の基本周波数端子（９４）および前記第２の基本周波数端子（１００）を介して前記基本周波数ｆ_０を有する差動信号を提供する、プッシュ−プッシュ型発振器回路。
6. 第二次高調波周波数２ｆ_０を有する差動信号を提供する、第１の第二次高調波周波数端子（４２）を有する第１の終端枝部（３６）と、第２の第二次高調波周波数端子（８２）を有する第２の終端枝部（７８）とをさらに備え、前記第１の終端枝部（３６）は、出力枝部（２４、２８）のうちの少なくとも１つに接続され、前記第２の終端枝部（７８）は、接続枝部（７０）に結合されている、請求項５に記載のプッシュ−プッシュ型発振器回路。
7. 前記第１の接続点と前記第２の接続点とは接続枝部（７０）を介して結合される、請求項５または６に記載のプッシュ−プッシュ型発振器回路。
8. 前記接続枝部は、接続点（７６）において同位相を有する第二次高調波周波数２ｆ_０の信号を提供する第１のキャパシタ（７２）および第２のキャパシタ（７４）を備える、請求項７に記載のプッシュ−プッシュ型発振器回路。
9. 第１の基本周波数終端枝部（５８）に結合される前記２つの結合インダクタ（５２、５４）、および第２の基本周波数終端枝部（６８）に結合される前記２つの結合インダクタ（６２、６４）はマイクロストリップを含む、請求項５〜８のいずれか一項に記載のプッシュ−プッシュ型発振器。
10. 第１の接地インダクタ（５６）であって、第１の基本周波数終端枝部（５８）と、該接地インダクタに直列に結合される前記結合インダクタ（５４）との間で分岐し、該第１の接地インダクタ（５６）はグランドに結合されている、第１の接地インダクタと、
    第２の接地インダクタ（６６）であって、第２の基本周波数終端枝部（６８）と、該接地インダクタに直列に結合される前記結合インダクタ（６４）との間で分岐し、該第２の接地インダクタ（６６）はグランドに結合されている、第２の接地インダクタとをさらに備える、請求項５〜９のいずれか一項に記載のプッシュ−プッシュ型発振器回路（１０）。

Images