CN1154018A - 频率合成器 - Google Patents

Abstract

一种频率合成器包括有调制器，电压控制振荡器(VCO)，带通滤波器(BPF)，基准振荡器，和控制电路。调制器根据调制信号和本振信号而输出一调制信号。(VCO)输出一可变频的本振信号到调制器。(BPF)是滤去从(VCO)输出的本振信号的频率的预定频率的谐振波。基准振荡器输出一基准频率信号。控制电路检测从BPF输出的某一信号与从基准振荡器来的信号之间的相位差，以该相位差及输出一内部控制信号到调制器。

Description

频率合成器

本发明涉及频率合成器，尤其是涉及到用于调制器的一种频率合成器。

这类常规的频率合成器是用于输出一具有预定频率的本地振荡频率信号。

近几年，正交调制器用于移动式电话，一种频率合成器作为一装置用于对这种正交调制器的提供一载波。来自频率合成器的一本地振荡频率信号是被作为向正交调制器供络的载波。正交调制器也接收一个由相位I成份和象限相位Q成份组成的一调制波信号。正交调制器是以I成分调制波信号来调制载波以成分调制波信号来调制载波的象限成分信号。正交调制器是以I成分和Q成分的调制信号相加，产生一调制波信号。

在该正交调制器中，调制波信号的频率几乎等于载波的频率，即来自频率合成器的本地振荡频率信号，因为相对于载波频率来说，调制波信号的频率是很低的。当调制波信号同频率合成器干涉时，频率合成器不能输出一具有预定频率的本地振荡频率信号，这就产生一个问题。这问题的原因之一是正交调制器和频率合成器之间的一电连接问题。从正交调制器来的调制波信号是通过金属电线输入到频率合成器，因此频率合成器失调。

作为解决这个问题的一种装置，可以建议，例如，一电路布放，其中锁定频率合成器的频率(以下叫做锁定频率)调节成区别调制波信号的频率，即在电路布放中将锁定频率给予调节，使区别于本地振荡频率信号的频率。这样的电路布放，其中锁定频率被调节成不同于本地振荡频率信号的频率，已经被用来减少接收器中的调谐步距(宽)。这样的电路布放实际上并没有用于调制器。

作为一具有本型号电路布放的接收器，一种合成器接收器的叙述已居特开昭60-111535的日本专利中已经知晓。

图2显示了本参考文献所涉及的接收器。

结合图2，一混合电路11接收一接收信号21和一从电压控制振荡器(VCO)8来的一本地振荡频率信号22，以及输出一中频(IF)信号23，中频信号23是通过一中频滤波器12而被滤波的，通过滤波器12被滤波的中频信号24由一解调器13解调而作为一解调信号25输出。

来自(VCO)8的本地振荡频率信号22由一倍增器14放大，放大了的本地振荡频率信号26由一可变频的分频器15分频，分频的比率由一控制信号27调节分频信号28的相位由相位比较器6，同具有来自基准振荡器4的预定频率的参比频率信号29的相位进行比较。由该相位比较所检测到的相位差被作为相位差信号30输入到一低通滤波器(LPF)7，由此切除RF成份，从被切除的RF成份来的一相位差信号31被输入到(VCO)8。由电压控制振荡器(VCO)8输出的本地振荡频率信号22的频率，是由信号31电平的比率所决定。

在上述电路排列方案中，由于倍增器14和可变频分频器15是与电压控制振荡器15的输出相连接，因此调谐步宽可调节在比基准频率信号29较低的频率。

在上述的接收器中，尽管调谐  步宽能设置在较低频率，但锁定频率，即输入到相位比较器6的信号28的频率，不能做成与本地振荡频率信号22的差频输入到混合电路11中去。

尤其是，由于倍增器14是非线性元件，因此本地振荡频率信号22的各种谐波便从倍增器14输出，以及由可变频分频器15分频。因为某一信号具有一频率几乎等于本地振荡频率信号的频率，所以具有一频率几乎等于本地振荡频率的信号22的某一信号，可以从可变频分频器15输入到相位比较器6。因此锁定频率变成等于本地振荡频率信号22的频率以及从电压控制振荡器(VCO)8来的本地振荡频率信号22不能稳定在预定的频率。

本发明的目的在于提出一种频率合成器，它能可靠地形成锁定频率。该锁定频率不同于本地振荡频率信号的频率。

为了达到本发明的上述目的，所提供的频率合成器包含有调制装置，它用于根据一调制信号和某一本地振荡信号而输出调制了的信号，第一信号振荡装置，用于按照内部控制信号输出一具有对调制装置可变频的本地振荡频率信号，滤波器装置，用于从第一信号振荡装置输出的本地振荡频率信号预定频率的谐滤；第二信号振荡装置用于输出基准频率信号，以及控制装置，用于检测相位差于两种信号之间，即根据从滤波器装置输出的某一信号和根据从第二信号振荡装置来的基准步骤信号的某一信号之间的相位差；以及按照检测到的相位差输出一内部控制信号到调制装置。

图1是根据本发明一个实施例的频率合成器的功能方块图；以及

图2是常规频率合成器的功能方块图。

图1显示出按照本发明一个实施例的频率合成器。参阅图1，频率合成器包含有一第一混合电路101，一第二混合电路102，一加法器(adder)103，一基准振荡器104，一第一可变频分频器105，一相位比较器106，一低通滤波器(LPF)107，一电压控制振荡器(VCO)108，一带通滤波器(BPF)109，一第二可变频分频器110，以及一移相器，第一和第二混合电路101和102以及加法器103构成一正交调制器141，用于接收I和Q成份的调制波信号和一本地振荡频率信号以及输出一调制过的波信号。相位比较器106和低通滤波器107构成一控制电路142，用于控制电压控制振荡(VCO)108。应特别注意到电压控制振荡器(VCO)108，带通滤波器(BPF)109和控制电路142构成一相拉锁定回路(PLL)电路。

在正交调制器141中，第一混合电路101接收第一调制波信号121，即在正交调制器中的I成份输入信号和从电压控制振荡器(VCO)108来的本地振荡频率信号122和输出一I成份调制波信号123。移相器116对本地振荡频率信号122的相位由(VCO)108漂移90°相位。第二混合电路102接收第二调制波信号124，即在正交振荡器中的Q成份输入信号与从移相器116来的本地振荡频率信号分离的信号125 90°，从第一混合电路101来的I成份调制信号123和从第二混合电路102来的Q成份调制波信号123和从第二混合电路102来的Q成份调制波信号126由加法器103相加，加法器输出一调制了的波信号127。

基准振荡器104输出一具有预定频率的基准频率信号128。基准频率信号由第一可变频分频器105在由第一控制信号129设置的频率分配比率来分频。

从电压控制振荡器108来的本地振荡频率信号122通过带宽滤波器109被滤波，以使预定频带成份的信号通过，这在后面将被描述到，一滤波的本地振荡频率信号130由第二可变频分频器110以由第二控制信号131设定的频率分离比率而被分频。

从第一可变频分频器105来的某一信号132的相位与从第二分频器110来的信号133的相位由在控制电路142中的相位比较器134而被比较。相位比较器106输出一相位差信号134代表检测的相位差。相位差信号134的RF成份被低通滤波器LPF107截止。电压控制振荡器(VCO)108输出一具有比例于相位差信号135电平的本地振荡频率信号122，从该相位差中RF成份被截止的。

作为本发明的特征的带通滤波器(BPF)109的操作将给予详细描述。

电压控制振荡器(VCO)108通常产生一来自低通滤波器LPF107和正比于相位差信号135的本地振荡频率信号122，和本地振荡频率信号122的多个谐波，例如，当一具有2F频率的信号是通过带通滤波器的本地振荡频率信号122的某一频率F的各种谐波中的第二谐波时，则合成器被来自带通滤波器(BPF)109的输出信号频率锁定，即频率2F二倍于本地振荡频率F。

此时，频率分离率N和第一及第二可变频分频器105与110的M被定义为下：

N＝FR/2FS          ……(1)

M＝2FO/2FS＝FO/FS  ……(2)式中FR是基准频率信号128的频率，FO是电压控制振荡器108的振荡源的输出频率，(多种谐波和本地振荡频率信号122有振荡源输出频率的整数倍的频率)和FS是在第一和第二混合电路101和102中的频率切换步宽。

因为本地振荡频率信号122是不同于用于固定频率合成器的频率，本地振荡频率信号122用具有频率几乎对于能被阻止的本地振荡频信号122频率的调制波信号127的预定值中分离开。

在上述的实施例中，本发明的频率合成器被作为一正交调制器使用。本发明不同是被局限于正交调制器。本发明也能应用于任何一般的调制器，用于产生一具有频率几乎等于本地振荡频率信号频率的调制波信号，因此获得如上所述的效果。

本发明还能适用于敏感于偏离所希望值的根据频率失调缺陷的任何电路，这个希望值是所存在的一个与本地振荡频率等相的频率。

在本发明的实施例中，具有频率2F相对于本地振荡频率F谐波被设定于通过带通滤波器(BPF)109的。但是，带通滤波器(BPF)109的截止频率并不限于某一特定值。

正如如上所述，按照本发明的频率合成器中，由于频率合成器被用一本地振荡频率信号相乘的频率的带通滤波器固定，因此解调波信号的频率能被调节为不同于用来锁定频率合成器的频率。结果，能输出具有所希望的频率的本地振荡频率的信号。

Claims (10)

1.一种频率合成器，其特征在于它包含：输出一本地振荡频率信号调制装置(144)，用于根据调制信号(121、124)和本地振荡频率信号122而输出一调制信号127；

第一信号振荡装置(108)，用于输出具有一可变频的本地振荡频率信号到根据内部控制信号(135)的所说的调制装置；

滤波器装置(109)，用于滤去一从所说的第一信号振荡装置输出的本地振荡频率信号的频率的预定谐振波；

第二信号振荡装置(104)，用于输出基准频率信号(130)；以及

控制装置(142)，用于检测相位差，即基于从所说的滤波器装置输出(130)的某一信号(133)和基于从所说的第二信号振荡装置来的基准频率信号的信号(132)之间的相位差，以及输出一内部控制信号到与检测到的相位差相一致的调制装置。

2.按照权利要求1所说的一种合成器，其特征在于所说的控制装置包含有：一相位比较器(106)，用于检测相位差/即基于从所说的滤波器装置输出的信号和基于从所说的第二信号振荡装置来的基准频率信号之间的相位差，和输出一相位差信号(134)；

一低通滤波器(107)，用于截止高频成份，包括从所说相位比较器来的相位差信号中的以及输出内部控制信号。

3.按照权利要求1所说的一种合成器，其特征在于所说的第一根荡装置来的本地振荡频率信号的频率是基本上等于从所说的第二振荡装置来的基准频率信号的频率。

4.按照权利要求1所说的一种合成器，其特征在于所说的滤波器装置包含有一带通滤波器。

5.按照权利要求1所说的一种合成器，其特征在于所说的调制装置，它包含有一正交调制器。

6.按照权利要求5所说的一种合成器，其特征在于所说的正交调制器包含有：

一第一混合电路(101)，用于输出一I相位成份调制波信号，根据第一调制波信号(121)，是由一I成份和从所说第一振荡装置来的本地振荡频率信号所组成的；

第二混合电路(103)，用于输出一Q(象限相位)成份调制波信号(126)，根据一第二调制波信号(124)，是由一Q成份和从所说的第一振荡装置来的本地振荡频率信号分离出的90°的一信号(125)所组成的；以及

一加湿器(103)，用于相加从所说的第一混合电路来的I成份调制波信号和从所说的第二混合电路来的Q成份调制波信号以及输出一调制波信号。

7.按照权利要求1所说的一种合成器，其特征在于进一步包含：一第一可变频分频装置(105)，用于从对应于外部控制信号(129)的所说的第二振荡装置来的基准频率信号频率分配以及输出频率分配信号至所说的控制装置；

第二可变频分频装置(110)，用于相应于第二外部控制信号(131)的从所说滤波器装置来的输出信号的频率分配以及输出一频率分配的信号到所说到控制装置，以及

其中所说的控制装置是用于检测相位差，即从所说的第一和第二可变频分离装来的信号分频信号之间的相位差，以及输出一内部控制信号。

8.按照权利要求1所说的一种合成器，其特征在于其中所说的第一信号振荡装置，所说的滤波器装置和所说的控制装置构成一相位锁定回路(PLL)电路，它是由本地振荡频率信号的频率的谐波而锁定，形成所说的第一振荡装置。

9.具有一相位锁定回路(PLL)电路(108，109，142)的频率合成器，用于输出一本地振荡频率信号(122)，其特征在于所说的PLL电路是由一本地振荡频率信号的某一频率的谐振波所锁定。

10.按照权利要求9所说的一种合成器，其特征在于其中所说的PLL电路包含有滤波器装置(109)，用于滤掉本地振荡频率信号的某频率的预定的谐振波。

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