CN1371167A

CN1371167A - 切换压控振荡器振荡频带的压控可变调谐电路

Info

Publication number: CN1371167A
Application number: CN01138588A
Authority: CN
Inventors: 黄修卨
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2001-02-12
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2002-09-25
Also published as: KR20020066473A; GB0202242D0; US20020109555A1; GB2376361A

Abstract

公开了一种用于切换VCO(压控振荡器)的振荡频带的压控可变调谐电路,该电路即使用于更高频带仍然有效。压控可变调谐电路包括用于接收用于切换振荡频率的控制电压的控制电压馈送端;介于控制电压馈送端和振荡电路之间的第一电容器;介于控制电压馈送端和基准电压端之间的可变电容器;与可变电容器并联的电感器;和具有第二电容器的频带切换电路,该频带切换电路用于根据频带有选择地将第二电容器与第一电容器并联。

Description

切换压控振荡器振荡频带的压控可变调谐电路

技术领域

本发明总的涉及VCO(压控振荡器)，具体地说，涉及一种用于切换VCO的振荡频带的压控可变调谐电路。

背景技术

通常，VCO具有一压控可变调谐电路，用于根据从外部提供的控制电压改变振荡频率。图1描述了常规VCO的电路图，其中振荡电路12连接到采用变容二极管(varactor diode)18的压控可变调谐电路10，变容二极管18通常是一个可变电容器。参照图1，压控可变调谐电路10插入在控制电压馈送端14和振荡电路12之间，而振荡电路12相互连接在压控可变调谐电路10和输出端16之间。压控可变调谐电路10包括介于控制电压馈送端14和振荡电路12之间的电容器20、连接在控制电压馈送端14和基准电压端(接地端)之间的变容二极管18、以及与变容二极管18并联的电感器22。DC(直流)控制电压Vt提供到控制电压馈送端14。当图1中所示的常规的VCO用于PLL(锁相环)时，控制电压Vt是从环路滤波器提供的。然而当常规的VCO用于移动通信终端时，电感器22通常是采用微带线以替代片式电感器来实现的，这样可通过提高确定共振特性的Q值来稳定VCO的共振特性。

在上述VCO中，压控可变调谐电路10的共振频率是根据变容二极管18的电容量、电容器20的电容量以及电感器22的电感量确定的。这里，变容二极管18用作可变电容器，其电容量根据输入偏压变化。因此，压控可变调谐电路10的共振频率根据控制电压Vt变化。作为结果，VCO的振荡频率基于控制电压Vt。

在某些情况下，接收器与移动通信终端中的发送器共享本地振荡器。

DECT(泛欧数字无绳电话)系统，一种欧洲数字移动电话，采用1880至1900MHz的频带，并应用了TDD(时分双工)技术，该技术采用RF(射频)开关分离发送信号和接收信号。为了实现这种DECT系统，在1880至1900MHz的频带中工作的VCO和另一在1770至1790MHz的频带中工作的VCO分别用在发送器和接收器中。这是因为，尽管VCO能够根据控制电压改变振荡频率，但是当频带是如上所述的不同频带时VCO会偏离振荡频率的可变范围，所以不可能用单个VCO防止偏离。然而，当如上述采用两个VCO实现DECT系统时，就需要用于发送器和接收器的附加的环路滤波器和PLL IC(集成电路)来构建PLL电路，从而增加了系统复杂性。

为了解决这个问题，一种能够与天线开关同步地切换用于发送器的1880至1900MHz和用于接收器的1770至1790MHz的两种不同频带的VCO，能够用于简化系统。这项技术的一个实例在日本待审专利09-148888中公开，题为“压控可变调谐电路”。对应的在1998年9月15日公布的美国专利5,808,531，公开了一种压控可变调谐电路，其中图1的压控可变调谐电路的电感器22利用两个串联的微带线制成，并且其中的一个或者两个微带线根据频带有选择地由频带切换电路连接。也就是说，公开的压控可变调谐电路通过根据频带改变微带线的长度从而改变电感器的电感量来切换振荡频带，由此可以利用单个VCO覆盖两个不同的频带。

但是，在日本待审专利09-148888中公开的压控可变调谐电路具有如下缺点。首先，当在系统中使用更高频带时微带线的长度应当被减短。在这种情况下，很难实现这种短的微带线。第二，通常为了连接两个微带线并在微带线之间插入频带切换电路就必须使用50欧姆线。在这种情况下，因为50欧姆线作为RF电路中的电感器工作，所以很难在两个短的微带线之间插入50欧姆线，而且也很难实现具有精确的用于所需共振频率的电感量的微带线。第三，当介于两个微带线之间的50欧姆线的宽度不同于微带线的宽度时，会导致50欧姆线和微带线之间的不匹配，结果不合乎需要地影响了确定共振性能的Q值。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种改进的用于在VCO中切换频带的压控可变调谐电路，该电路即使用于更高频带仍然有效。

为了实现上述目的，提供了一种用于切换VCO的振荡频带的压控可变调谐电路。压控可变调谐电路包括用于接收用于切换振荡频率的控制电压的控制电压馈送端、介于控制电压馈送端和振荡电路之间的第一电容器、介于控制电压馈送端和基准电压端之间的可变电容器、与可变电容器并联的电感器、以及具有第二电容器的频带切换电路，该频带切换电路用于根据频带有选择地将第二电容器与第一电容器并联。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其他目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是常规的VCO的电路图；

图2是根据本发明的一个实施例的VCO的电路图；

图3是描述图2所示的VCO的发送频带的谐波特性的模拟结果图；

图4是描述图2所示的VCO的接收频带的谐波特性的模拟结果图；

图5A和5B是描述图2所示的VCO所测量的发送频带可变范围的图；和

图6A和6B是描述图2所示的VCO所测量的接收频带可变范围的图。

具体实施方式

以下将参照附图来说明本发明的优选实施例。在以下的描述中，众所周知的功能或结构将不再详细描述，因为它们在不必要细节上会混淆本发明。

图2示出了具有根据本发明的实施例的压控可变调谐电路24的VCO的电路图。参照图2，除了图1中压控可变调谐电路10之外，压控可变调谐电路24还包括频带切换电路30。频带切换电路30包括电容器26和二极管28，并根据频带有选择地将电容器26与电容器20并联。

更具体地说，频带切换电路30包括电容器26、二极管28和频带切换控制电压馈送端32。电容器26和二极管28相互串联，并与电容器20并联。频带切换控制电压馈送端32连接到电容器26和二极管28之间的连接点，并用于将频带切换控制电压Vsw提供到连接点这里，二极管28用作切换元件，根据频带切换控制电压Vsw的电平导通或关闭。基于这种目的，二极管28的阳极连接到电容器26和频带切换控制电压馈送端32，而二极管28的阴极连接到电容器20和电感器22之间的连接点。在DECT系统的情况中，频带切换控制电压Vsw对应于用于切换天线开关的信号，用于选择发送或接收模式。例如，频带切换控制电压Vsw的电平在发送模式中变成“LOW(低)”，在接收模式中变成“HIGH(高)”。

更具体地说，如果频带切换控制电压Vsw的电平是“HIGH”，则二极管28导通，从而电容器26与电容器20并联。在这种情况下，压控可变调谐电路24的共振频率是根据电感器22的电感量以及变容二极管18和电容器20与26的组合电容值确定的。相反，如果频带切换控制电压Vsw的电平是“LOW”，则二极管28关闭，从而电容器26是开路。在这种情况下，共振频率是根据电感器22的电感量以及变容二极管18和电容器20的组合电容值确定的。

因此，通过根据频带切换控制电压Vsw导通或者关闭二极管28，并由此改变压控可变调谐电路24的总电容值和共振频率，压控可变调谐电路24便能够利用单个VCO覆盖两个不同的频带。

而且，因为压控可变调谐电路24的共振频率是通过改变电容值而非电感量(即，电感器22的长度)进行切换的，所以即使对于更高的频带也很容易实现压控可变调谐电路24。

作为参考将进行有关图2所示的电路的模拟结果和实际测量结果的描述，此时该电路共同应用于DECT系统中的发送和接收。由惠普公司制造的微波设计系统(MDS)，一种高频电路设计模拟器用于模拟。由东芝公司制造的ISV229变容二极管、由日立公司制造的HVC132 PIN二极管以及由惠普公司制造的8564E频谱分析仪用于实际测量。

图3描述了图2所示的VCO的发送频带的谐波特性，该谐波特性是当发送频带的基本频率为945MHz时由MDS模拟的；而图4描述了图2所示的VCO的接收频带的谐波特性，该谐波特性是当接收频带的基本频率为889MHz时由MDS模拟的。图3描述了在发送频带内位于RF输出端的基本频率和谐波分量的输出功率电平，而图4描述了在接收频带内位于RF端的基本频率和谐波分量的输出功率电平。参照图3和图4，第二谐波分量的电平被设定为近似于基本频率的电平。在这种情况下，当激励元件的谐波分量应用于采用图2所述的电路实现的PLL电路时，一旦PLL电路锁定在900MHz频带，则它也锁定在1800MHz频带，即第二谐波频带。因此，VCO不仅覆盖900MHz发送/接收频带，而且还覆盖1800MHz发送/接收频带。简而言之，图2所示的采用VCO构建的PLL电路能够利用单个VCO覆盖四个不同的频带(900MHz发送/接收频带和1800MHz发送/接收频带)。

图5A和5B示出了图2所示的VCO所测量的发送频带可变范围，此时控制电压Vt在0.8V至2.5V范围内变化，而频带切换电压Vsw是0V(“LOW”电平)。图6A和6B描述了图2所示的VCO所测量的接收频带可变范围，此时控制电压Vt在0.8V至2.5V范围内变化，而频带切换电压Vsw是2.5V(“HIGH”电平)。图5A说明了有关基本频率的发送频带可变范围，其中中心频率是943.7MHz，而图5B说明了有关第二谐波分量的发送频带可变范围，其中中心频率是1888MHz(1.8880GHz)。图6A说明了有关基本频率的接收频带可变范围，其中中心频率是885.1MHz，而图6B说明了有关第二谐波分量的接收频带可变范围，其中中心频率是1772MHz(1.772GHz)。总之，如图5A、5B、6A和6B所示，所测量的发送/接收频带可变范围满足在DECT系统中所需的发送/接收频带。

如上所述，因为根据本发明的压控可变调谐电路通过改变电容值而非电感量(即，电感器的长度)来进行频带切换，所以，即使频带更高也能够容易地实现压控可变调谐电路。另外，当谐波分量应用于PLL时，一旦PLL锁定在基本频带，则它也锁定在第二谐波频带，由此增加了由单个VCO覆盖的频带数量。

尽管已经参照一优选实施例对本发明进行了说明和描述，但是本技术领域的技术人员将会理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种形式和细节上的修改。具体地说，尽管已经结合实施例描述了本发明，其中压控可变调谐电路应用于DECT系统，然而，压控可变调谐电路还可以应用于其它的为了各种频带使用单个VCO的系统。另外，尽管已经结合一种情况描述了本发明，其中单个VCO共同用于两个不同的频带，但是，通过增加与电容器20并联的层叠电容二极管对(cascadedcapacitor-diode pair)的数量并根据频带适当地执行层叠电容二极管对的切换操作，则单个VCO能够覆盖的频带数量可以增加。

Claims

1.一种用于切换压控振荡器VCO的振荡频带的压控可变调谐电路，该电路包括：

介于振荡电路和用于接收用于切换振荡频率的控制电压的控制电压馈送端之间的第一电容器；

介于控制电压馈送端和基准电压端之间的可变电容器；

与可变电容器并联的电感器；和

具有第二电容器的频带切换电路，用于根据频带有选择地将第二电容器与第一电容器并联。

2.如权利要求1所述的压控可变调谐电路，其中频带切换电路包括：

所述第二电容器；

与第二电容器串联的切换元件，该串联的第二电容器切换元件对与第一电容器并联；和

连接到第二电容器和切换元件之间连接点的频带切换控制电压馈送端，用于提供用于控制切换元件的切换操作的频带切换控制电压。

3.如权利要求2所述的压控可变调谐电路，其中，如果频带切换控制电压处于第一电平则切换元件导通以便将第二电容器与第一电容器并联，而如果频带切换控制电压处于第二电平则切换元件关闭以便使第二电容器开路。

4.如权利要求3所述的压控可变调谐电路，其中切换元件是二极管。