CN101006654B - 压控振荡器装置及调谐器、广播接收机、移动电话 - Google Patents

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Abstract

本发明提供VCO装置，其包括：本机振荡信号产生电路，输出在输入端子所接收的高频信号中的、与应接收的调谐频道的频率信号相对应的本机振荡信号；以及，混合电路，混合高频信号与本机振荡信号从而输出基带信号，本机振荡信号产生电路具有振荡本机振荡信号的振荡器、以及以1/N倍的比率将振荡器所振荡的本机振荡信号频率输出到所述混合电路的频率降低部，而且通过调整1/N倍的比率，本机振荡信号频率与移动电话所使用的通信用无线频率被设定为不直接重叠。

Description

压控振荡器装置及调谐器、广播接收机、移动电话
技术领域
本发明涉及搭载在广播接收机中的宽频带的VCO(Voltage controlledoscillator，压控振荡器)装置，特别涉及内置在使用广播用无线电波以外的无线发射/接收信号的移动电话等移动无线设备内的所述VCO装置以及调谐器。 
背景技术
近年来，移动无线设备的多功能化正在发展。例如，作为移动电话的附加功能，可以利用设置在移动电话上的液晶显示屏来收看接收到的TV无线电信号的图像。 
在所述移动无线设备中附加有使用其他无线频带如TV无线电信号的调谐器时，会产生如下问题，在移动无线设备与调谐器之间的无线信号相互干扰，并导致信号质量恶化。 
例如，当内置在移动无线设备中的调谐器工作来接收TV图像时，对同时工作的移动无线设备内的互联网信息发布功能或电子邮件功能等会出现质量不良。此时，带来如下不良影响：或需要超长的通信时间，或通话的音质不良等。 
而且，乘坐汽车或火车等时使用移动无线设备时，移动无线设备有时发射电场强度高的无线电波。此时，连续收看的TV无线电波的接收影像及声音的质量会不良，有时可能会瞬间无法收看TV。 
以前，具有接收TV无线电信号的附加功能的移动电话，为了避免所述无线信号的干扰，采用的方法是：作为主要功能的通话或数据通信的动作与收看TV无线电波的动作，不同时进行，而使任一功能单独动作。而且，TV无线电信号使用的是影像及声音信号的清晰度相对差的模拟广播，因此即使是从移动无线设备发射电场强度高的无线电波而瞬间产生接收影像及声音质量不良的情况，也不会有明显的不适感。 
此外，例如日本专利特开2004-96218号公报中揭示了该现有技术。 
但是，由于TV广播方式的改变而成为今后的主流的数字广播，在接收时，因为可以清晰地再生所收看到的影像及声音，所以上述状况的信号质量的恶化也会变得明显。 
发明内容
为了解决所述问题，本发明的压控振荡器装置，内置于移动电话中，用于接收电视广播，它包括：本机振荡信号产生电路，输出在输入端子所接收的高频信号中的、与应接收的调谐频道的频率信号相对应的混合用本机频率信号；以及混合电路，混合所述高频信号与所述混合用本机频率信号，从而输出基带信号；所述本机振荡信号产生电路具有：振荡器，振荡本机振荡信号；以及频率降低部，以1/N倍的比率，将所述振荡器所振荡的本机振荡信号频率输出到所述混合电路；所述频率降低部的输出信号为所述混合用本机频率信号，并且通过调整所述1/N倍的比率而进行设定，以使本机振荡信号频率与移动电话所使用的通信用无线频率不同，所述振荡器包括：共振部；以及作为负电阻的振荡部，所述共振部与所述振荡部生成本机振荡信号，所述本机振荡信号对应于通过将高频信号的宽频带分割为多个而形成的各个频带；在所述振荡器执行第一压控振荡器的第一振荡频带的振荡时，所述本机振荡信号被直接输出到所述混合电路。 
根据所述构成，可以将从内置在调谐器中的VCO装置输出的本机振荡信号维持在与移动无线设备的发射及接收频率不同的频带，因此即使是调谐器与移动无线设备同时运转的状况，无线频率也不会产生干扰，且可以提高两者的信号质量。 
附图说明
图1是作为移动无线设备的一例的带有TV功能的移动电话的框图。 
图2是表示本发明的一实施形态中的VCO装置的振荡器的图。 
图3是表示本发明的一实施形态中的频率降低部的构成图。 
图4A是表示本发明的一实施形态中的VCO装置的本机振荡频率的图。 
图4B是本发明的一实施形态中的VCO装置的本机振荡频率与内置了电视广播接收用调谐器的移动电话中所使用的无线信号的频率的关系的图。 
附图标记的说明 
1       电话功能块 
2       电视功能块 
3       运算处理块 
4       扬声器部 
5       话筒部 
6                                           键操作部 
7                                           监视器部 
8                                           移动电话的天线装置 
9                                           天线双工器 
10                                          发射电路区块 
11                                          接收电路区块 
12                                          调谐器的天线装置 
13                                          调谐器区块 
16                                          调谐器的混频器 
17                                          调谐器的本机振荡单元 
170                                         振荡器 
171，172，173                               VCO 
1700                                        频率降低部 
1701，1702，1703                            分频器 
1711，1712，1713，1714                      信号切换部 
18                                          调谐部 
19                                          VCO选择部 
20                                          分频比选择部 
25                                          移动电话的无线发射信号的泄漏路径 
26                                          调谐器的本机振荡信号的泄漏路径 
31，32，33，34，35，36                      端子 
101，102                                    逻辑元件 
201                                         第一开关元件 
202                                         第二开关元件 
203                                         第三开关元件 
204                                         第四开关元件 
205                                         第五开关元件 
301                                         第一电感元件 
311                                         第二电感元件 
302，303，304，305，313，314，315，316      电容元件 
306，312                                    可变电容元件
401，402                                晶体管 
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施形态。 
图1是作为移动无线设备的一例的带TV功能的移动电话的方框图。图1中，移动电话具有电话功能块1、电视功能块2、运算处理块3、扬声器部4、话筒部5、键操作部6以及监视器部7。 
电话功能块1具有移动电话的天线装置8、天线双工器9、接收电路区块11、以及发射电路区块10。移动电话的天线装置8接收并发射信号。天线双工器9位于移动电话的天线装置8的后级，用于分离发射/接收信号。接收电路区块11位于天线双工器9中的接收侧的后级，用于在高频区域处理接收信号。发射电路区块10位于天线双工器9中的发射侧的后级，用于在高频区域处理发射信号。 
电视功能块2具有调谐器的天线装置12、以及调谐器区块13。调谐器的天线装置12接收TV信号。调谐器区块13位于调谐器的天线装置12的后级。 
移动电话的无线发射信号的泄漏路径25是从移动电话的天线装置8到调谐器的天线装置12的路径。在通过泄漏路径25之后，移动电话的无线发射信号经过调谐器区块13以及调谐器的混频器16混入本机振荡部17。结果，本机振荡部17在与移动电话的无线发射信号的频率接近的频率处进行振荡动作时，产生局域耦合，使接收到的TV信号的质量变差。作为解决所述问题的对策，考虑如下方法：在移动电话的天线装置12与调谐器区块13之间的信号路径中插入滤波器(未图示)，使无线发射信号衰减。但是，无法容易地实现仅对TV广播的频带以外的频带进行衰减的理想的滤波器，实际上，上述方法使得TV信号本身的信号振幅也随之衰减，从而使其信号灵敏度极大地恶化。 
调谐器的本机振荡信号的泄漏路径26是从本机振荡部17到移动电话的天线装置8，或者从本机振荡部17到移动电话的接收电路区块11的通过开放空间中或基板内部的电源线等直接混入的路径。从本机振荡部17输出的频率接近于移动电话的接收电路区块11接收频率时，调谐器的本机振荡信号成为干扰信号。结果为，接收电路区块11中，通话信号或数据通信信号的质量恶化。作为其对策，有抑制在本机振荡部17中共振的信号振幅的方法，和使 输出到调谐器的混频器16的信号振幅变小而使影响减轻的方法。但是，降低共振信号的振幅时，相位噪声恶化，在有些情况下会导致振荡增益不足，而无法进行TV广播的调谐。而且，输出到调谐器的混频器16的信号振幅的降低导致混频器的增益等特性恶化。 
因此，本发明中，当移动电话功能与TV接收功能同时工作时，利用不同频率以使所使用的无线信号不会相互干扰。 
图2是表示本发明的一实施形态的VCO装置的振荡器的图。振荡器170包含3种VCO，即，振荡频带不同的VCO171、172、173。根据调谐部18所输出的频率信息，VCO选择部19从所述3种VCO171、172、173中选择一种VCO。从VCO选择部19输出的选择信号在3种VCO171、172、173的振荡动作之间选择性地切换。此外，第一开关元件201、第二开关元件202、第三开关元件203、第4开关元件204、第5开关元件205在正逻辑中为导通状态。逻辑元件101、102控制第一开关元件201、第二开关元件202、第三开关元件203、第4开关元件204、第5开关元件205的导通/非导通。3种VCO171、172、173分别为众所周知的克莱谱型(Clapp type)。控制振荡频率范围的控制电压从输入端子35输入，振荡输出信号从输出端子36输出。 
首先，说明选择了VCO173时的情况。电源电压连接到作为负电阻元件的晶体管402的集电极上，将对电源电压经过电阻分压而获得的偏压供应到基极。在晶体管402的发射极与基极之间，经由电容元件316建立振荡信号的正反馈。而且，共振电路由电感元件311、电容元件313、以及可变电容元件312构成。第二电感元件311的一端经由电容元件314连接到晶体管402的基极。利用从输入端子34输入的电压，使可变电容元件312的电容可变，借此控制共振频率。并且，从连接到晶体管402的发射极的输出端子32中取出振荡信号，即，本机振荡信号。 
此时，正逻辑信号输入到第一开关元件201、第三开关元件203、第5开关元件205，从而使所述开关元件为导通状态。结果为，通过对晶体管402施加电源电压而使晶体管402变为接通状态，且利用包含第二电感元件311与可变电容元件312、电容元件313～316的合成电容的LC共振，频率信号进行振荡并将其输出。另一方面，负逻辑的控制信号输入到开关元件202、204，从而使开关元件202、204变为非导通状态。因此，由于未对晶体管401施加电源电压，所以晶体管401为断开状态，且在由第一电感元件301、可 变电容元件306、电容元件302～305构成的LC元件中没有进行不同的振荡动作。 
其次，说明选择了VCO172时的情况。此时，正逻辑信号输入到第一开关元件201、第4开关元件204，从而使所述开关元件为导通状态。结果为，对晶体管401施加电源电压，使晶体管401变为接通状态。利用包含电感元件301与可变电容元件306、电容元件302～305的合成电容的LC共振，频率信号进行振荡并将其输出。利用从输入端子33输入的电压使可变电容元件306的电容改变，借此来控制共振频率。并且，从连接到晶体管401的发射极的输出端子31中取出振荡信号，即，本机振荡信号。另一方面，负逻辑的控制信号输入到第二开关元件202、第三开关元件203、第5开关元件205，从而使所述开关元件变为非导通状态。因此，由于未对晶体管402施加电源电压，所以晶体管402为断开状态。在由第二电感元件311、可变电容元件312、电容元件313～316构成的LC元件中没有进行不同的振荡动作。 
最后，说明选择了VCO171时的情况。此时，正逻辑信号输入到第二开关元件202、第4开关元件204，从而使所述开关元件变为导通状态，负逻辑的控制信号输入到第一开关元件201、第三开关元件203、第5开关元件205，从而使所述开关元件变为非导通状态。对晶体管401施加电源电压，使晶体管401变为接通状态。利用由串联连接第一电感元件301与第二电感元件311相加而获得的合成电感以及可变电容元件306与电容元件302～305的合成电容形成的LC共振，频率信号进行振荡并将其输出。利用从输入端子33输入的电压使可变电容元件306的电容改变，借此来控制共振频率。并且，从连接到晶体管401的发射极的输出端子31中取出振荡信号，即，本机振荡信号。 
如此，选择了VCO171时，串联连接VCO172与VCO173中所使用的电感元件301与311，由此可以降低振荡的频带。尤其，可以添加另一个VCO171所需的大电感的电感元件，借此可扩大VCO装置的振荡频率范围，而不会增加电路尺寸。 
因为VCO171与VCO172振荡的频带接近，且流经晶体管401的电流量的变化较少，所以用于VCO172的晶体管401也能用作VCO171的负电阻元件。 
此外，将VCO171的振荡频带设为第一振荡频带f1、将VCO172的振荡频带设为第二振荡频带f2、将VCO173的振荡频带设为第三振荡频带f3时， 相互间的关系为f1<f2<f3。此时，采用可以使流经晶体管401的电流量大幅改变的电路结构(未图示)时，有关共用所述晶体管的条件(f1<f2<f3)不成立。而如果是图2所示的实施形态，则优选根据各个VCO的选择状况，来调整VCO171与VCO172中共用的晶体管401的电流量。 
而且，用于VCO171的电感是将串联连接的第一电感元件301和第二电感元件311以及寄生电感相加而合成的合成电感。寄生电感是串联连接第一电感元件301和第二电感元件311的信号路径的非常短的布线中产生的。为使从VCO装置振荡并输出的本机振荡信号的相位噪声变得良好，优选的是，使第一电感元件301与第二电感元件311的配置距离尽量靠近，通过使所述布线长度变短，来使布线串联电阻Rs、以及在布线与地电位之间产生的寄生电容Cp变小，使合成电感的Q值变高。 
在需要使VCO171的振荡频带更低时，在第一电感元件301与第一开关元件201之间的信号路径中，串联地插入所需大小的图1中未图示的新的电感元件。并且，可以在将所述第一电感元件301连接到新的电感元件的信号路径与地电位之间，插入可以根据从逻辑元件102输出的控制信号而选择的图1中未图示的新的开关元件。 
此外，至此所说明的本发明的该实施形态中的VCO装置的振荡器中，振荡器的结构使用克莱谱型，但也可以采用作为除此以外的结构的考必兹型(Colpitts)或差动型来实现。而且，在所构成的电路元件中使用了负电阻的晶体管、MOS-FET开关元件、作为可变电容元件的变容二极管等，但也可以采用替代元件来实现VCO装置。 
图3是表示本发明的该实施形态中的频率降低部的构成的图。 
频率降低部1700由1/2分频器1701、1703，1/3分频器1702，信号切换部1711～1714而构成。 
以下，说明本发明的该实施形态中的频率降低部的动作。 
信号切换部1711～1714通过基于调谐部18输出的频率信息而设定了分频比N的分频比选择部20的输出信号，切换连接了振荡器170、分频器1701～1703、以及混频器16的信号路径。 
此外，这里说明的频率降低部的该实施形态中，将电视功能块2所接收的高频信号设为日本国内的基于地面广播的全频道(ch1～ch62，即，93MHz～767MHz)。对应于所述全频道分类为4种频带VHF-L(ch1～ch3，即，93 MHz～105MHz)、VHF-H(ch4～ch12，即，173MHz～219MHz)、UHF-L(ch13～ch51，即，473MHz～701MHz)、UHF-H(ch52～ch62，即，707MHz～767MHz)，频率降低部1700切换各个信号路径，设定不同的分频比N。 
以下详细说明在频率降低部1700进行的分频操作。 
图4A是表示本发明的该实施形态中的VCO装置的本机振荡频率的图。图4A中，表示了从振荡器170输出的本机振荡频率；以及根据所设定的分频比N，使输入到频率降低部1700的本机振荡频率为1/N倍，输出到混频器16的混合用本机频率。 
电视功能块2所要调谐的播放频道选择为VHF-L时，分频比选择部20中，分频比N被设定为12。并且，利用与分频比N(＝12)相对应而从分频比选择部20输出的控制信号，来选择信号切换部1711～1714的路径。此时，经由从振荡器170到分频器1701(1/2分频)、分频器1702(1/3分频)、分频器1703(1/2分频)、混频器16的路径，进行分频处理。结果为，从振荡器170输出的本机振荡频率信号为1/12分频(1/2分频×1/3分频×1/2分频)。1/12分频的信号作为混合用本机频率信号输入到混频器16。混频器16中，使混合用本机频率信号与从天线装置12输入的高频信号混合，从而输出基带信号。本发明的该实施形态中，根据图4A所示的接收VHF-L时的各频率的关系，使所述基带信号输出为500kHz。此外，选择VHF-L时的各频率的关系为，高频信号频率＝93MHz～105MHz，本机振荡频率＝1110MHz～1254MHz，混合用本机频率＝92.5MHz～104.5MHz。 
电视功能块2所要调谐的广播频道选择为VHF-H时，分频比选择部20中，分频比N被设定为6。并且，利用与分频比N(＝6)相对应而从分频比选择部20输出的控制信号，来选择信号切换部1711～1714的路径。此时，经由从振荡器170到分频器1701(1/2分频)、分频器1702(1/3分频)、混频器16的路径，进行分频处理。结果为，从振荡器170输出的本机振荡频率信号为1/6分频(1/2分频×1/3分频)。1/6分频的信号作为混合用本机频率信号输入到混频器16。混频器16中，使混合用本机频率信号与从天线装置12输入的高频信号混合，从而输出基带信号。本发明的该实施形态中，根据图4A所示的接收VHF-H时的各频率的关系，使所述基带信号输出为500kHz。此外，选择VHF-H时，高频信号频率＝173MHz～219MHz，本机振荡频率＝1035MHz～1311MHz，混合用本机频率＝172.5MHz～218.5MHz。
电视功能块2所要调谐的广播频道选择为UHF-L时，分频比选择部20中，分频比N被设定为2。并且，利用与来自分频比选择部20的分频比N(＝2)相对应而输出的控制信号，来选择信号切换部1711～1714的路径。此时，经由从振荡器170到分频器1701(1/2分频)、混频器16的路径，进行分频处理。结果为，从振荡器170输出的本机振荡频率信号为1/2分频。1/2分频的信号作为混合用本机频率信号输入到混频器16。混频器16中，使混合用本机频率信号与从天线装置12输入的高频信号混合，从而输出基带信号。本发明的该实施形态中，根据图4A所示的接收UHF-L时的各频率的关系，使所述基带信号输出为500kHz。此外，选择UHF-L时，高频信号频率＝473MHz～701MHz，本机振荡频率＝945MHz～1401MHz，混合用本机频率＝472.5MHz～700.5MHz。 
电视功能块2所要调谐的广播频道选择为UHF-H时，分频比选择部20中，分频比N被设定为1。并且，利用与分频比N(＝1)相对应而从分频比选择部20输出的控制信号，来选择信号切换部1711～1714的路径。此时，不进行分频处理，将从振荡器170产生的频率信号作为混合用本机频率信号直接输入到混频器16。此外，选择UHF-H时，高频信号频率＝707MHz～767MHz，本机振荡频率＝混合用本机频率＝706.5MHz～766.5MHz。 
此外，用于分频器1701、1703的1/2分频电路可以利用未图示的电路结构来实现，所述未图示的电路结构一般使用众所周知的双稳态多谐振荡器。而且，用于分频器1702的1/3分频电路中，可以利用日本专利特开2002-314404号公报中揭示的电路结构来实现。 
图4B是表示本发明的该实施形态中的VCO装置的本机振荡频率与内置了电视播放接收用调谐器的移动电话中所使用的无线信号的频率的关系的图。具体而言，图4B中表示如下分布：移动电话的发射接收频率，以及作为一般众所周知的移动电话的附加无线功能的GPS(Global Positioning System，全球定位系统)的接收频率，无线LAN(Local Area Network，局域网)发射接收的无线频率的发射接收频率等用于调谐器以外的用途所使用的频率；用于调谐器的接收高频信号的频率，本机振荡频率，以及用以将接收高频信号混入基带信号的混合用本机频率。 
作为移动电话的发射接收频率，图示有：作为与今后的日本国内的移动电话中一般所使用的第三代W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址)标准相对应的发射接收的无线频率的800～900MHz频带，1.4～1.5GHz频带，1.7～1.9GHz频带，1.9～2.2GHz频带。而且，图示有：作为附加于移动电话的无线功能的一般内置的GPS的接收无线频率的1.5～1.6GHz频带，作为无线LAN(Local Area Network)的发射接收无线频率的2.4～2.5GHz频带。 
通过维持所述频率关系，内置了日本国内的基于地面的广播接收用调谐器的移动电话与第三代W-CDMA标准相对应，而且，即使作为附加功能而内置无线功能，例如GPS或无线LAN，调谐器的本机振荡频率也不会与移动电话以及附加无线功能中所使用的无线频率重叠。因此，不会因为相互的频率干扰而使信号质量恶化。 
此外，本发明的该实施形态中，表示为如下构成：电视接收用调谐器与日本国内的基于地面广播相对应，移动电话类似地与日本国内的W-CDMA标准相对应，而且，在移动电话的附加功能中描述了GPS与无线LAN，但当为与所述实施形态不同的发射/接收频率时也可以获得相同的效果，例如，与所述实施形态不同的发射接收频率中，电视接收用调谐器与除日本国内以外的欧洲或美国的不同的广播标准相对应，移动电话类似地与欧洲或美国的GSM(Global Systemfor Mobile communication，全球移动通信系统)或CDMA标准相对应，而且，作为附加无线功能的无线LAN并非与2.4GHz频带相对应，而是与5GHz频带的规格相对应等。 
[产业上的可利用性] 
根据本发明的VCO装置及使用该VCO装置的调谐器，例如无线电话的移动无线设备中内置调谐器的情况，即使在全部同时工作的状况下，相互的频率信号也不会发生干扰，因此可以一直保持各自良好的通信质量。而且，能够不使调谐器的形状变大而保持通信质量良好。本发明尤其在利用所述调谐器接收数字广播时发挥作用。

Claims (9)

1.压控振荡器装置，内置于移动电话中，用于接收电视广播，其特征在于，包括：
本机振荡信号产生电路，输出在输入端子所接收的高频信号中的、与应接收的调谐频道的频率信号相对应的混合用本机频率信号；以及
混合电路，混合所述高频信号与所述混合用本机频率信号，从而输出基带信号；
所述本机振荡信号产生电路具有：
振荡器，振荡本机振荡信号；以及
频率降低部，以1/N倍的比率，将所述振荡器所振荡的本机振荡信号频率输出到所述混合电路；
所述频率降低部的输出信号为所述混合用本机频率信号，
并且通过调整所述1/N倍的比率而进行设定，以使本机振荡信号频率与移动电话所使用的通信用无线频率不同，
所述振荡器包括：
共振部；以及
作为负电阻的振荡部，
所述共振部与所述振荡部生成本机振荡信号，所述本机振荡信号对应于通过将高频信号的宽频带分割为多个而形成的各个频带；
在所述振荡器执行第一压控振荡器的第一振荡频带的振荡时，
所述本机振荡信号被直接输出到所述混合电路。
2.根据权利要求1所述的压控振荡器装置，其特征在于，
所述频率降低部包括多个分频器。
3.根据权利要求1所述的压控振荡器装置，其特征在于，
所述振荡器具有并联连接电感元件与电容元件的电路，并且
执行所述第一振荡频带的振荡的电感合成元件是串联连接所述电感元件而构成的。
4.根据权利要求3所述的压控振荡器装置，其特征在于，
所述电感合成元件是由串联连接的第一电感元件与第二电感元件以及所述第一电感元件和所述第二电感元件之间的布线电感组成，所述第一电感元件在高于所述第一振荡频带的第二振荡频带起作用，所述第二电感元件在高于所述第二振荡频带的第三振荡频带起作用。
5.根据权利要求4所述的压控振荡器装置，其特征在于，
所述振荡器具有：
所述第一电感元件；
所述第二电感元件；
第一开关元件；
第二开关元件；以及
第三开关元件，
所述第一开关元件设置在使所述第一电感元件的一端与所述第二电感元件的一端相连接的部分与地电位之间，
所述第二开关元件设置在所述第二电感元件的另一端与地电位之间，
第三开关元件与所述第二电感元件的另一端相连接，
在以所述第一振荡频带振荡时，将所述第一开关元件设为非导通状态，将所述第二开关元件设为导通状态，将所述第三开关元件设为非导通状态。
6.根据权利要求5所述的压控振荡器装置，其特征在于，
所述电感合成元件的电感是将所述第一电感元件的电感、所述第二电感元件的电感、以及与存在于所述第一电感元件的一端与第二电感元件的一端之间的布线长度成比例的微小电感相加而获得的。
7.使用权利要求1所述的压控振荡器装置的调谐器。
8.内置了权利要求7所述的调谐器的广播接收机。
9.内置了权利要求8所述的广播接收机的移动电话。
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