"MÉTODO Y APARATO DE CIRCUITO RESONANTE DE VCO DE BANDA ANCHA
CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a circuitos electrónicos. Más particularmente, la invención se refiere a circuitos de Oscilador Controlado por Voltaje (VCO) de banda ancha y resonantes utilizados en la presente.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los osciladores se utilizan en muchos dispositivos electrónicos para proporcionar una fuente de frecuencias. Los osciladores se utilizan en receptores y transmisores como referencias de frecuencias o como osciladores locales utilizados para señales de conversión de frecuencia. Un oscilador utiliza un elemento de ganancia, o amplificador, en conjunto con retroaliment ación positiva para crear una señal regenerativa . El oscilador resultante tiene una salida de frecuencia donde la ganancia es mayor que o igual a, la unidad y la fase de la señal de retroaliment ación es igual a cero. ün circuito, o elemento, de variación de fase sensible a la frecuencia, frecuentemente se coloca en la trayectoria de retroalimentación para crear una frecuencia particular de oscilación. Uno de tales circuitos de variación de fase sensible a la frecuencia es un circuito resonante, también referido como circuito de tanque . Un Oscilador Controlado por Voltaje (VCO) es un oscilador sintonizable . La salida del VCO es una señal a una frecuencia que puede caracterizarse por la ecuación a(t)= «o + u(t), donde co(t) representa la frecuencia angular del VCO, ?0 representa una frecuencia inicial, o frecuencia central, del VCO, K es la ganancia del VCO, y u(t) es la señal de voltaje de control. El circuito resonante determina en gran parte la frecuencia de oscilación y una sensibilidad de sintonización del circuito resonante determina en gran medida la ganancia del VCO. Para crear un VCO, el circuito resonante se encuentra comprendido de al menos un componente variable. La reactancia del componente variable es una función de una señal de control, típicamente un nivel de voltaje, de manera que la frecuencia de fase cero, y consecuentemente la frecuencia de oscilación, también es variable. Si se requiere que el VCO sintonice un gran rango de frecuencias, el componente variable debe ser capaz de sintonizar el circuito resonante en un gran rango de frecuencias. Las posibles implement aciones de circuito para un circuito resonante variable capaz de cubrir un gran rango de frecuencias incluyen un circuito resonante que incorpora un componente variable altamente sensible o un circuito resonante que requiere un rango de voltaje- de control extendido. La primera alternativa presenta algunos problemas debido a que la ganancia del VCO (K) , típicamente medida en términos de MHz/Voltio para un oscilador de radio frecuencia (RF), se vuelve muy alta. Una ganancia de VCO alta da como resultado grandes cambios de frecuencia para cambios de voltaje de control relativamente pequeños y hace al VCO más susceptible al ruido inducido en la entrada de sintonización, o línea de control. La segunda alternativa tiene también desventajas debido a que el rango de voltaje de control requerido es muy grande. Los voltajes de control grandes pueden presentar un problema en los electrónicos energizados con batería que tienen rangos de voltaje de suministro limitado. Debido a que el circuito resonante sintoniza el oscilador a la frecuencia de operación deseada, el factor de calidad (Q) del circuito resonante es importante para mantener una frecuencia de salida específica a un determinado nivel de voltaje de control. Un Q de circuito inferior genera una respuesta de fase más suave, mientras que un Q de circuito superior genera una respuesta de fase más aguda. Un Q de circuito superior es deseable para minimizar los efectos de pequeñas variaciones de fase en" la frecuencia de salida. Para una determinada variación de fase, el cambio en la frecuencia de salida del VCO es más pronunciado en el circuito que tiene el Q de circuito inferior. La magnitud del cambio de frecuencias en un circuito de Q bajo para una determinada variación de fase es mayor que la magnitud del cambio de frecuencias en un circuito de Q alto para la -misma variación de fase. Como se observa con anterioridad, puede utilizarse un VCO que utiliza un circuito resonante para establecer su frecuencia de salida en una variedad de dispositivos de comunicaciones, tales como un receptor o transmisor incorporado en un teléfono inalámbrico. Puede requerirse que el receptor o transmisor opere sobre múltiples bandas o un rango de frecuencias extendido. Las múltiples bandas de frecuencia pueden ser contiguas o pueden ser inconexas. Además, el receptor o transmisor pueden energizarse por baterías y tener un rango de voltaje limitado en el cual puede sintonizarse el circuito resonante. Consecuentemente, lo que se necesita es un VCO o un circuito resonante para un VCO que sintoniza sobre un rango amplio de frecuencias, que sea insensible al ruido, y que requiera un rango de voltaje de control limitado.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Se describen un VCO de banda ancha y método para generar una señal de frecuencia sintonizable en una banda ancha. El VCO de banda ancha utiliza un circuito resonante sintonizable en un rango amplio de frecuencias resonantes . El circuito resonante incluye elementos variables de voltaje de manera tal que la frecuencia resonante, y consecuentemente la frecuencia de oscilación, pueden sintonizarse electrónicamente. Los elementos variables de voltaje se encuentran configurados de manera tal que múltiples voltajes de control determinan la frecuencia resonante. Se aplica un primer voltaje de control a un primer conjunto de elementos de sintonización y opera como un control burdo de la frecuencia resonante. Se aplica un segundo voltaje de control a un segundo conjunto de elementos de sintonización y opera como un control fino de la frecuencia resonante . El primer voltaje de control determina una banda de frecuencias de operación y la segunda señal de control determina la frecuencia de operación en la banda de frecuencias determinada por la primera señal de control. El VCO de banda ancha puede implementarse en un sintetizador de frecuencias o puede implementarse como una fuente de frecuencias en un dispositivo de comunicaciones inalámbricas, tal como un teléfono inalámbrico.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las características, objetos, y ventajas de la invención se volverán más aparentes a partir de la descripción detallada expuesta a continuación cuando se tome en conjunto con los dibujos en los cuales los caracteres de referencia similares se identifican correspondientemente en la misma y donde : La Figura 1 es un diagrama de bloques funcional de un transceptor inalámbrico que tiene un VCO de acuerdo con la invención. La Figura 2 es un diagrama de bloques funcional de un sintetizador de frecuencias que tiene un VCO de acuerdo con la invención. La Figura 3 es un diagrama de bloques funcional de una modalidad de circuito resonante balanceado . La Figura 4 es un diagrama de bloques funcional de una modalidad de circuito resonante de terminación individual. La Figura 5 es un diagrama de bloques funcional de otra modalidad de circuito resonante balanceado. La Figura 6 es un diagrama de bloques funcional de otra modalidad de circuito resonante de terminación individual. La Figura 7 es un diagrama de bloques funcional de otra modalidad de circuito resonante balanceado. - La Figura 8 es un diagrama de bloques funcional de otra modalidad de circuito resonante de terminación individual. La Figura 9 es un diagrama de bloques funcional de otra modalidad de circuito resonante balanceado.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las siguientes modalidades describen aparatos y métodos para superar las dificultades experimentadas en el pasado cuando se creó un VCO que tenia un circuito resonante que es sintonizable en un rango amplio de frecuencias. La Figura 1 muestra un diagrama de bloques funcional de un transceptor inalámbrico 100 que utiliza al menos un VCO de banda ancha como se describe subsecuentemente. El transceptor inalámbrico 100 puede ser un teléfono inalámbrico tal como puede ser capaz de comunicarse en una, o una pluralidad de sistemas de comunicaciones inalámbricas. Una antena 102 proporciona la interfase entre el transceptor inalámbrico 100 y el canal inalámbrico. Una señal recibida por el transceptor inalámbrico 100 se acopla por la antena 102 a un duplicador 104. Un duplicador 104 opera para aislar eléctricamente la porción de transmisión del transceptor 100 desde la porción de receptor. Típicamente, el duplicador 104 permite que una señal en la banda de frecuencias de recepción se acople desde un puerto de antena al puerto de recepción con una atenuación mínima. Adicionalment e , el duplicador permite que una señal en la banda de frecuencias de transmisión se acople desde el puerto de transmisión al puerto de antena con una atenuación mínima. Sin embargo, las señales en el puerto de antena del duplicador que se encuentran fuera de la banda de frecuencias de recepción, particularmente señales en la banda de frecuencias de transmisión, se atenúan enormemente antes de alcanzar el puerto de recepción del duplicador 104. Consecuentemente, el receptor se aisla eléctricamente de las señales del transmisor mientras se permite que las señales recibidas provenientes de la antena 102 se acoplen al receptor y las señales provenientes del transmisor se acoplen a la antena 102. Las señales recibidas en el puerto de recepción del duplicador 104 se acoplan eléctricamente a un filtro 110 de RF. El filtro 110 de RF pasa típicamente toda la banda de frecuencias de recepción mientras que atenúa fuera de las señales de banda. Adicionalmente , el filtro 110 de RF tiene típicamente una mínima atenuación de paso de banda con objeto de minimizar la figura de ruido de receptor, la cual es una figura de mérito. Las señales provenientes de la salida del filtro 110 de RF se acoplan a un Amplificador de Ruido Bajo (LNA) 112. El LNA 112 amplifica la señal recibida y es el componente responsable de caracterizar la figura de ruido de receptor. La salida amplificada proveniente del LNA 112 se acopla a un mezclador 120 de RF . Una señal de Oscilador Local (LO) se acopla de un oscilador 180 a un puerto LO del mezclador 120 de RF . El oscilador 180 puede ser un oscilador sintonizable como se describe en las modalidades expuestas a continuación. El oscilador 180 puede ser un oscilador sintetizado que se sintoniza a una frecuencia de operación que depende de la frecuencia deseada de la señal recibida. Aunque el oscilador 180 se muestra en la Figura 1 como directamente conectado al mezclador 120 de RF, puede apreciarse que la conexión eléctrica desde la salida del oscilador 180 al mezclador 120 de RF puede implementarse utilizando amplificadores, filtros, atenuadores, o cualquier combinación de elementos de procesamiento de señal o de acoplamiento. La señal recibida proveniente del LNA 112 y la salida proveniente del oscilador 180 se convierten en frecuencia en el mezclador 120 de RF . La salida del mezclador 120 de RF es típicamente una señal de Frecuencia Intermedia (IF) que tiene una frecuencia central fija. Sin embargo, la frecuencia central de IF puede ser una frecuencia variable dependiente de la relación de la frecuencia central de la señal recibida a la frecuencia central de la salida del oscilador 180. La salida de IF proveniente del mezclador 120 de RF se acopla a un filtro 122 de IF.
El filtro 122 de IF tiene típicamente un paso de banda más estrecho en comparación con el filtro 110 de RF. El filtro 122 de IF se utiliza para atenuar señales que se encuentran f era del ancho de banda de interés . El filtro 122 de IF tiene típicamente un paso de banda aproximadamente igual a un ancho de banda de un solo canal cuando se fija la frecuencia central de IF. La salida del filtro 122 de IF se acopla a un amplificador 124 de IF donde se amplifica la señal. El amplificador 124 de IF puede ser un amplificador de ganancia variable como parte de un circuito de Control de Ganancia Automático (AGC) . La salida del amplificador 124 de IF se acopla a un mezclador 130 de IF. El puerto LO del mezclador 132 de IF se acciona por una salida de un LO 132 de IF de recepción. El LO 132 de IF de recepción es típicamente un oscilador de frecuencia fija, aunque puede utilizarse un oscilador de frecuencia variable en situaciones donde no se encuentra fija la frecuencia central de IF de recepción . La salida del LO 132 de IF de recepción y la señal de IF de recepción se convierten en frecuencia en el mezclador 130 de IF. La salida deseada del mezclador 130 de IF es típicamente una señal de banda base. La señal de banda base se acopla desde la salida del mezclador 130 de IF a un filtro 134 de banda base. El filtro 134 de banda base atenúa las señales no deseadas y pasa las frecuencia de interés. La salida del filtro 134 de banda base se acopla a un amplificador 136 de banda base. El amplificador 136 de banda base se utiliza para amplificar la señal antes de acoplarse a ella a un procesador 140 de banda base. El procesador 140 de banda base realiza el procesamiento de señal subsecuente en la señal de banda base. El procesamiento puede incluir la demodulación de la señal recibida asi como también direccionar la información extraída a un destino deseado. Por ejemplo, las señales de voz recibidas pueden acoplarse a un altavoz (no se muestra) para emitirse a un usuario, o las señales de comando recibidas pueden acoplarse a los registros apropiados en el transceptor inalámbrico 100. La porción transmisora del transceptor inalámbrico 100 opera de manera complementaria al receptor. Las señales de transmisión de banda base provenientes del procesador 140 de banda base se acoplan a un filtro 152 de banda base. Por ejemplo, las señales de transmisión pueden ser señales de voz o datos modulados. El procesador 140 de banda base puede recibir señales provenientes de una fuente externa (no se mues.tra) y realizar también la conversión análoga a digital asi como también la modulación de señal y la corrección de error en avance. La banda del filtro 152 de banda base limita la señal entregada como salida por el procesador 140 de banda base y acopla la señal filtrada a un amplificador 154 de banda base. La señal de banda base amplificada se acopla a una entrada de un mezclador 160 de IF de transmisión. El puerto LO del mezclador 160 de IF de transmisión se acciona por una salida proveniente de un LO 162 de IF de transmisión. El mezclador 160 de IF de transmisión convierte la señal de transmisión de banda base a una IF de transmisión. La IF de transmisión puede encontrarse en una frecuencia central fija o puede encontrarse en una frecuencia central variable. La salida del mezclador 160 de IF de transmisión se acopla a un filtro 164 de IF de transmisión. El filtro 164 de IF de transmisión se utiliza típicamente para eliminar el ruido y los componentes de frecuencia de mezclador indeseados . La señal de IF de transmisión filtrada se acopla después a un amplificador 166 de IF. El amplificador 166 de IF en la trayectoria de transmisión se utiliza para amplificar la señal de transmisión. El amplificador 166 de IF puede tener una ganancia variable y puede formar una parte de un circuito de control de ganancia automática de transmisión (no se muestra) . La señal de IF de transmisión amplificada se acopla a un mezclador 170 de RF de transmisión. El mezclador 170 de RF de transmisión recibe también una señal LO proveniente del oscilador 180 utilizado para proporcionar un LO de recepción. Puede apreciarse que las frecuencias centrales de IF de recepción y de transmisión pueden seleccionarse de manera tal que puede utilizarse un solo oscilador 180 como un LO para la sobreconversión de RF de transmisión asi como también para la subconver sión de RF de recepción. También puede apreciarse que los osciladores individuales para la trayectoria de transmisión y de recepción pueden utilizarse en lugar de un solo oscilador 180. La salida del mezclador 170 de RF de transmisión es una señal en la frecuencia central de RF de transmisión. La señal de RF de transmisión se acopla desde la salida del mezclador 170 de RF de transmisión a un amplificador 171 de accionador . El amplificador de accionador se utiliza para amplificar las señales . de RF de transmisión antes de la amplificación en el amplificador de potencia final. Adi ci onalmente , el amplificador 171 de accionador puede formar parte de un circuito de control de ganancia automática de transmisión (no se muestra) que se utilice para controlar la potencia de transmisión. La señal de RF de transmisión proveniente de la salida del amplificador 171 de accionador se acopla a un filtro 172 de RF de transmisión que puede utilizarse para eliminar productos de mezclador no deseados asi como también productos no deseados generados en el amplificador 171 de accionador. La señal de RF de transmisión filtrada se acopla a un amplificador 174 de RF que típicamente es un amplificador altamente energizado. La salida del amplificador 174 de RF se acopla a un . cir culador o aislador 176. El circulador o aislador 176 se utiliza para proporcionar una carga constante al amplificador 176 de RF y' para aislar la salida del amplificador 174 de las señales incidentes o reflejadas. La salida del aislador 176 se acopla al duplicador 104 que acopla la señal de RF de transmisión a la antena 102 para comunicarse con el destino. La Figura 2 muestra un diagrama de bloques - funcional de un sintetizador 200 de frecuencias tal como puede utilizarse para el oscilador 180 mostrado en la Figura 1. El sintetizador 200 de frecuencias puede impl ementar s e en un dispositivo de comunicaciones inalámbricas, tal como un teléfono inalámbrico. Puede ser deseable que el teléfono inalámbrico sea capaz de operar en una pluralidad de bandas de frecuencias. Por ejemplo, puede configurarse un teléfono inalámbrico para operar en una banda de frecuencias celular asi como también una banda de frecuencias de PCS. Adicionalmente, puede ser deseable que el teléfono inalámbrico opere también en GSM, roicrot eléfono personal, o alguna otra banda de comunicación o alguna combinación de bandas de frecuencias de comunicación. En lugar de implementar múltiples VCO's, teniendo cada uno de ellos la capacidad de operar en una banda de frecuencias limitada, el VCO 210 puede controlarse para operar sobre todas las bandas de operación deseadas. Las múltiples bandas de frecuencia pueden ser continuas o pueden ser inconexas . Donde hay más de dos bandas de frecuencia, algunas bandas de frecuencia pueden ser adyacentes mientras que otras son inconexas. Adicionalmente, cualesquier dos bandas de frecuencias pueden traslaparse o pueden ser mutuamente excesivas. El sintetizador 200 de frecuencias utiliza un VCO 210 de banda ancha, el cual se describe a continuación más detalladamente. El VCO 210 tiene una primera entrada que acepta una señal de control que determina la banda de operación de frecuencias. La señal de control de banda no se utiliza típicamente para sintonizar el VCO 210 a una frecuencia exacta, sino que en su lugar, se utiliza para controlar la frecuencia de salida del VCO 210 a una banda de operación de frecuencias en particular. La señal de control de banda puede variarse continuamente, sin embargo, puede ser deseable implementar la señal de control de banda como múltiples señales discretas, correspondientes cada una de ellas a una banda de frecuencias particular. Un procesador (no se muestra) o algún otro tipo de circuito lógico puede proporcionar la señal de control de banda. La señal de control de banda puede ser un voltaje correspondiente a una banda de frecuencias en particular. Una pluralidad de voltajes de control de banda, o las representaciones digitales de los mismos, puede almacenarse en una memoria y traerse a la memoria y aplicarse al VCO " 210 dependiendo de la frecuencia de operación deseada. Alternativamente, el procesador puede determinar la señal de control de banda durante la operación. El VCO 210 entrega como salida una frecuencia en la banda de frecuencias determinada por la señal de control de banda.
La salida del VCO 210 puede proporcionarse también a un divisor 220. El divisor 220 divide la frecuencia de salida del VCO 210 para producir una frecuencia menor para su uso en un circuito de bloqueo de fase utilizado para determinar la frecuencia de salida del VCO 210 deseada. La relación de divisor se determina típicamente por el procesador y puede, por ejemplo, oscilar desde uno hasta decenas de miles. La salida del divisor 220 se proporciona como una entrada a un detector 230 de fase. Se proporciona una referencia de frecuencias a una segunda entrada del detector 230 de fase. La referencia de frecuencia se produce típicamente por una fuente de frecuencias estable tal como un oscilador de cristal o un oscilador de cristal controlado por temperatura (no se muestra) . La salida de la fuente de frecuencias estables puede o puede no dividirse por una divisor de frecuencias de referencia (no se muestra) dependiendo de la frecuencia utilizada por el detector 230 de fase . El detector 230 de "fase compara la fase de la señal de salida de VCO 210 dividida con la fase de la señal proporcionada a su entrada de referencia. El detector 230 de fase entrega como salida una señal que depende de las fases relativas. La salida del detector 230 de fase es típicamente una corriente o voltaje. La salida del detector 230 de fase se acopla a un filtro 240 de circuito. El filtro 240 de circuito determina la respuesta en frecuencia del circuito de bloqueo de fase implementado dentro del sintetizador 200 de frecuencias. La salida del filtro 240 de circuito se proporciona a una segunda entrada de control del VCO 210 para sintonizar la frecuencia de salida a una frecuencia específica dentro de la banda determinada por el control de banda, o la señal de selección de banda. Puede apreciarse que cuando la señal de selección de banda es constante, la ganancia del VCO 210 se determina por la sensibilidad de la segunda entrada de control. Consecuentemente, la ganancia del VCO 210 puede ser baja mientras permite sintonizar la frecuencia de salida en un rango grande. La Figura 3 a la Figura 9 muestra diagramas de bloques funcionales de diversas modalidades de circuitos resonantes . A lo largo de estas figuras, los diagramas de bloques funcionales han minimizado el número de elementos de no sintonización que pueden incluirse también en un VCO que utiliza la modalidad de circuito resonante. Por ejemplo, las conexiones de amplificador, TI y T2 se muestran generalmente como conexiones directas al circuito resonante. Sin embargo, el punto operativo de DC de un amplificador utilizado en un diseño de oscilador puede, en algunos diseños, afectar la operación de los diversos elementos de sintonización o del circuito resonante como un todo. Consecuentemente, en estas implementaciones de oscilador, típicamente se utiliza un capacitor de bloqueo de DC en serie entre cada conexión de amplificador y el circuito resonante. El capacitor de bloqueo de DC se selecciona típicamente de manera tal que no afecta las características de sintoniz ción del circuito resonante. Adicionalmente , las conexiones de voltaje de control, VI y V2 , se muestran típicamente como componentes directos al circuito resonante. Los dispositivos acoplados a las conexiones de voltaje de control típicamente no forman parte del circuito resonante. Consecuentemente, una implementación de oscilador incluye una conexión desde cada conexión de voltaje de control a tierra de CA. La tierra de CA puede implementarse como un capacitor desde la conexión de voltaje de control a tierra o voltaje común. El capacitor utilizado para la tierra de CA proporciona típicamente una tierra de CA al menos a una frecuencia resonante. Adicionalmente , el capacitor de tierra de AC no debe afectar adversamente la sintonización del circuito resonante . La Figura 3 muestra un diagrama de bloques funcional de un circuito resonante 300, el cual puede utilizarse en conjunto con un amplificador u otro elemento de ganancia para producir un VCO. Como puede apreciarse, un circuito resonante puede implementarse como un circuito balanceado con las conexiones al amplificador que aparece como imágenes de espejo con respecto a un retorno de voltaje, voltaje común, o tierra de señal. Alternativamente, puede implementarse un circuito resonante como un circuito de terminación individual que tiene una sola trayectoria que es referenciada como retorno de voltaje, voltaje común, o tierra de señal . El circuito resonante 300 mostrado en la Figura 3 es un circuito balanceado que tiene dos conexiones, TI y T2, para la conexión a un elemento de ganancia para generar un VCO. Adicionalmente , el circuito resonante 300 tiene dos entradas, VI y V2 , para recibir las señales de voltaje de control. El circuito resonante 300 puede verse comprender tres elementos reactivos colocados en paralelo. La frecuencia resonante se determina por la resonancia paralela de los elementos reactivos . Un primer elemento reactivo comprende un primer varactor 312 en serie con un segundo varactor 314. Un diodo de varactor, típicamente referido como varactor, puede verse como eléctricamente equivalente a un capacitor variable de voltaje. El valor de la capacitancia se determina en parte en el voltaje inverso aplicado al diodo de varactor. Los varactores pueden configurarse por el fabricante para proporcionar una determinada capacitancia para un voltaje correspondiente. Los diferentes modelos de varactores pueden proporcionar diferentes valores de capacitancia para la misma polarización inversa. El primer varactor 312 se encuentra configurado de manera tal que su ánodo se conecta eléctricamente a la primera conexión de amplificador, TI. El cátodo del premier varactor 312 se conecta eléctricamente al cátodo del segundo varactor 314. El ánodo del segundo varactor 314 se conecta eléctricamente a la segunda conexión de amplificador, T2. La conexión eléctrica común de los cátodos de los dos varactores se utiliza como una primera entrada de control. Una segunda reactancia se encuentra comprendida de un tercer varactor 332 en serie con un cuarto varactor 324. El ánodo del tercer varactor se conecta eléctricamente a la primera conexión de amplificador, TI, y también el común al ánodo del primer varactor 312. El cátodo del tercer varactor 322 se conecta eléctricamente al cátodo del cuarto varactor 324. El ánodo del cuarto varactor 324 se conecta eléctricamente a la segunda conexión de amplificador, T2, y consecuentemente, al ánodo del segundo varactor 314. La conexión común de los cátodos del tercer varactor 332 y el cuarto varactor 324 se utiliza como la segunda entrada de control. Una tercera reactancia se encuentra comprendida de un primer inductor 332 conectado eléctricamente en serie con un segundo inductor 334. Una primera terminal del primer inductor 332 se conecta eléctricamente a la primera conexión TI de amplificador. Una primera terminal del segundo inductor 334 se conecta eléctricamente a la segunda conexión T2 de amplificador. La segunda terminal del primer inductor 332 y el segundo inductor 334 se conectan eléctricamente a un voltaje de retorno, voltaje común, o tierra. Consecuentemente, puede apreciarse gue la frecuencia resonante se determina por los valores de cada uno de los componentes reactivos . La entrada de control de banda puede ser la primera entrada de control o la segunda entrada de control dependiendo de la elección de los valores de varactor. Como ejemplo, permítase que la primera entrada de control represente la entrada de selección de banda. Se aplica un voltaje de selección de banda a la primera entrada de control . El rango de valores de capacitancia sobre el cual pueden sintonizarse los varactores tercero y cuarto, 332 y 334, es más pequeño que el rango de capacitancia sintonizado por los varactores primero y segundo, 312 y 314. Consecuentemente, el voltaje de selección de banda determina una banda de frecuencias sobre la cual puede sintonizarse el circuito resonante 300. Consecuentemente la frecuencia resonante dentro de la banda de frecuencias seleccionada se determina una banda de frecuencias sobre la cual puede sintonizarse el circuito resonante 300. Consecuentemente la frecuencia resonante dentro de la banda de frecuencias resonante se determina por la señal aplicada a la segunda entrada de control. Si se aplica un voltaje constante en la primera entrada de control, el rango de frecuencias resonantes obtenidas al utilizar el rango de sintonización total en la segunda entrada de control representa la banda de frecuencias de operación. Puede apreciarse que la elección de los varactores primero y segundo, 312 y 314, asi como también la elección de los primeros valores de voltaje de control determinan el rango sintonizable del circuito resonante 300, y consecuentemente un VCO correspondiente que utiliza" el circuito resonante 300. Si se permite que el primer voltaje de control sintonice sobre un número discreto de valores, puede observarse que se represente un número correspondiente de bandas de frecuencia. Las bandas de frecuencia pueden ser adyacentes, sobrepuestas, mutuamente exclusivas, o inconexas como se determina por el primer voltaje de control .- La segunda entrada de control puede variarse continuamente sobre todo el rango de sintonización y consecuentemente puede utilizarse para conectar un VCO a un circuito de bloqueo de fase o sintetizador de frecuencias. La ganancia de VCO se determina después por la segunda entrada de control. Debido a que los varactores tercero y cuarto, 322 y 324, se encuentran configurados para sintonizarse en un rango relati amente pequeño de valores de capacitancia, la ganancia de VCO correspondiente es baja. Los voltajes aplicados a las entradas de voltaje de control primera y segunda pueden filtrarse antes de la aplicación en el circuito resonante 300. Como se observó anteriormente, puede utilizarse un filtro de paso bajo en el circuito de control de un circuito de bloqueo de fase accionando la segunda entrada de voltaje de control, del circuito resonante 300. Puede utilizarse un filtro de paso bajo entre la fuente de voltaje de control y la primera entrada de voltaje de control. El filtro de paso bajo puede utilizarse para filtrar el ruido no deseado en la señal de voltaje de control con objeto de mantener la señal de selección de banda en un valor constante. La Figura 4 representa una modalidad de terminación individual de un circuito resonante 400. En un diseño de terminación individual, solamente se encuentra presente una conexión de amplificador, TI. Sin embargo, existen aún dos entradas de voltaje de control, VI y V2, que representan las entradas de selección de banda y de sintonización de frecuencia. Un inductor individual 432 se conecta eléctricamente entre la conexión de amplificador, Ti, y un voltaje común. Como se describió con anterioridad, el voltaje común puede ser un retorno de voltaje o tierra. El cátodo de un primer varactor 412 se conecta eléctricamente a una primera entrada de voltaje de control, VI. El ánodo del primer varactor 412 se conecta eléctricamente a la conexión de amplificador Ti . El cátodo de un segundo varactor 422 se conecta eléctricamente a una segunda - ent ada de voltaje de control. El ánodo del segundo varactor 422 se conecta eléctricamente a la conexión de amplificador, TI . Los capacitores opcionales 414 y 424 pueden implementarse para proporcionar una trayectoria de CA a tierra para el circuito resonante 400. Alternativamente, si se filtran las entradas de voltaje de control, los filtros asociados (no se muestran) pueden proporcionar trayectorias de CA a tierra para el circuito resonante 400. Los capacitores pueden elegirse de manera tal que afecten la operación de sintonización del circuito resonante 400 o pueden elegirse para tener poco o ningún efecto sobre la frecuencia resonante del circuito resonante 400. La Figura 4 muestra una modalidad donde los varactores 414 y 424 se utilizan como los capacitores. Los varactores 414 y 424 también son elementos de sintonización del circuito resonante. Un tercer varactor 414 se utiliza como el capacitor desde el cátodo del primer varactor 412 al voltaje común. El ánodo del tercer varactor 414 se conecta eléctricamente al voltaje común y el cátodo del tercer varactor 414 se conecta eléctricamente al cátodo del primer varactor 412. En esta configuración, los varactores primero y tercero 412 y 414 afectan ambos la sintonización del circuito resonante. Esta configuración de los varactores primero y tercero, 412 y 414, puede tender a hacer la reactancia menos sensible al primer voltaje de control. Alternativamente, puede utilizarse un capacitor de valor fijo como el capacitor entre la primera entrada de voltaje de control y el voltaje común. Un cuarto varactor 424 se utiliza como capacitor desde la segunda entrada de voltaje de control al voltaje común. El cátodo del cuarto varactor 424 se conecta eléctricamente a la segunda entrada de voltaje de control y el ánodo del cuarto varactor 424 se conecta eléctricamente al voltaje común.
Alternativamente, puede utilizarse un capacitor de valor fijo como el capacitor entre la segunda entrada de voltaje de control y el voltaje común. Como puede apreciarse por referencia a la Figura 4, el inductor 432 y los varactores 412 , 422 , 414 , y 424 forman un circuito resonante paralelo 400. La frecuencia resonante del circuito resonante 400 se determina por los valores de voltaje de control primero y segundo. La Figura 5 muestra una modalidad alterna de un circuito resonante 500 balanceado que tiene una frecuencia resonante determinada por una inductancia equivalente en serie con una capacitancia. Un primer inductor 532 se conecta eléctricamente entre una primera entrada de amplificador, TI, y los ánodos de los varactores primero y tercero, 512 y 522. El cátodo del primer varactor 512 se conecta eléctricamente al cátodo de un segundo varactor 514 y también a la primera entrada de voltaje de control. El cátodo del tercer varactor 522 se conecta eléctricamente al cátodo del cuarto varactor 524 y también a la segunda entrada de voltaje de control. Los ánodos de los varactores segundo y cuarto, 514 y 524, se conectan eléctricamente también a un segundo inductor 543. El extremo opuesto del segundo inductor 543 se conecta eléctricamente a la segunda conexión de amplificador. Se requiere una trayectoria de DC al voltaje común tanto desde las conexiones de amplificador primera como segunda de manera tal que los varactores puedan polarizarse inversamente. La trayectoria de DC a voltaje común pueden ser resistores desde cada una de las conexiones de amplificador primera y segunda a voltaje común, o pueden ser inductores provenientes de cada una de las conexiones de amplificador primera y segunda a voltaje común. En cualguier configuración, la trayectoria de DC a voltaje común no debe afectar al factor de calidad o capacidades de sintonización del circuito resonante 500. La Figura 6 muestra un diagrama de bloques funcional de un circuito resonante 600 de terminación individual. La frecuencia resonante se determina por la resonancia en serie de un inductor 632 con una reactancia capacitiva que comprende varactores. Un inductor 632 conecta eléctricamente la conexión de amplificador a los ánodos tanto de un primer varactor 612 como de un tercer varactor 622. El cátodo del primer varactor 612 se conecta eléctricamente a la primera entrada de voltaje de control asi como también a un capacitor a voltaje común. El capacitor se muestra como un segundo varactor 614 que tiene un cátodo conectado eléctricamente a la primera entrada de voltaje de control y un ánodo conectado eléctricamente a un voltaje común. El cátodo del tercer varactor 622 se conecta eléctricamente a la segunda entrada de voltaje de control asi como también a un capacitor de voltaje común. El capacitor se muestra como un cuarto varactor 624 que tiene un cátodo conectado eléctricamente a la segunda entrada de voltaje de control y un ánodo conectado eléctricamente al voltaje común. Como puede apreciarse, los capacitores 614 y 624 pueden ser capacitores de valor fijo. Adicionalmente, se requiere una trayectoria de DC desde los ánodos de los varactores primero y tercero, 612 y 622, a voltaje común. La trayectoria de DC puede suministrarse de manera interna al amplificador (no se muestra) o puede proporcionarse utilizando un resistor o inductor de los ánodos a voltaje común (no se muestra) . La trayectoria de DC no debe degradar el rendimiento del circuito resonante 600. Aún otra modalidad de circuito resonante 700 balanceado se muestra en la Figura 7. El circuito resonante 700 tiene efectivamente una reactancia capacitiva en paralelo con una reactancia inductiva, donde la reactancia inductiva se determina utilizando un inductor en serie con un capacitor. Un primer inductor 732 se conecta eléctricamente entre una primera conexión de amplificador, TI, y el cátodo de un primer varactor 722. El ánodo del premier varactor 722 se conecta eléctricamente a un voltaje común. Un primer resistor 762 se conecta eléctricamente entre la segunda entrada de voltaje de control y - la primera conexión de amplificador para proporcionar una polarización de DC al primer varactor 722. Un primer capacitor 742 de acoplamiento proporciona una conexión eléctrica entre la primera conexión de amplificador y el ánodo de un tercer varactor 712. El cátodo del tercer varactor 712 se conecta eléctricamente a la primera entrada de voltaje de control. Un tercer "resistor 752 se conecta eléctricamente desde el ánodo del tercer varactor 712 al voltaje común para proporcionar una trayectoria de DC para el voltaje de polarización. Un segundo inductor 734 se conecta eléctricamente entre una segunda conexión de amplificador, T2, y el cátodo de un segundo varactor 724. El ánodo del segundo varactor 724 se conecta eléctricamente a un voltaje común. Un segundo resistor 764 se conecta eléctricamente entre la segunda entrada de voltaje de control y la segunda conexión de amplificador para proporcionar una polarización de DC al segundo varactor 724. Un segundo capacitor 744 de acoplamiento proporciona una conexión eléctrica entre la segunda conexión de amplificador y el ánodo de un cuarto varactor 714. El cátodo del cuarto varactor 714 se conecta eléctricamente a la segunda entrada de voltaje de control. Un cuarto resistor 754 se conecta eléctricamente desde el ánodo del cuarto varactor 714 al voltaje común a fin de proporcionar una trayectoria de DC para el voltaje de polarización. Los capacitores de acoplamiento adicionales (no se muestran) pueden impl ementar se opcionalmente en serie con cada conexión de amplificador para proporcionar un bloque de DC desde el circuito resonante 700 y el amplificador. La Figura 8 muestra un diagrama de bloques funcional de un solo circuito resonante 700 de terminación individual equivalente al circuito resonante 700 balanceado de la Figura 7. Un capacitor 842 de acoplamiento conecta eléctricamente la conexión de amplificador con el ánodo del primer varactor 812. El cátodo del primer varactor 812 se conecta eléctricamente a la primera entrada de voltaje de control. El ánodo del primer varactor 812 también se conecta eléctricamente a un resistor 844 que conecta eléctricamente el ánodo con el voltaje común. Un inductor 832 conecta eléctricamente la conexión de amplificador al cátodo de un segundo varactor 822. El ánodo del segundo varactor 822 se conecta eléctricamente al voltaje común. La segunda entrada de voltaje de control se conecta eléctricamente a la entrada de amplificador. Alternativamente, la segunda entrada de voltaje de control puede conectarse eléctricamente directamente al cátodo del segundo varactor 822. Puede colocarse un capacitor de bloqueo de DC (no se muestra) en serie entre el circuito resonante 800 y la conexión de amplificador con objeto de bloquear la polarización de DC proveniente de la segunda entrada de control de volt aj e . La Figura 9 representa gráficamente aún otra modalidad de circuito resonante 900 balanceado. La resonancia se determina eficazmente por la resonancia en serie de una reactancia capacitiva y una reactancia inductiva, donde la reactancia capacitiva se determina a si misma por un inductor en serie con un capacitor . Un primer inductor 932 conecta eléctricamente la primera entrada de amplificador al cátodo de un primer varactor 922. El ánodo del primer varactor 922 se conecta eléctricamente al ánodo de un segundo varactor 912. Los ánodos de los varactores primero" y segundo, 922 y 912, se conectan eléctricamente a un voltaje común utilizando un primer resistor 942. El cátodo del segundo varactor 912 también se conecta eléctricamente a la primera entrada de voltaje de control. La primera entrada de voltaje de control se conecta también a un cátodo de un cuarto varactor 914. El ánodo del cuarto varactor 914 se conecta al ánodo de un tercer varactor 924. Los dos ánodos se conectan eléctricamente al voltaje común utilizando un segundo resistor 944. El cátodo del tercer varactor 924 se conecta eléctricamente a la segunda entrada de amplificador por un segundo inductor 934. Un tercer resistor conecta eléctricamente la segunda entrada de voltaje de control al primer inductor para polarizar inversamente el primer varactor 922. Un cuarto resistor conecta eléctricamente la segunda entrada de voltaje de control al segundo inductor para polarizar inversamente el cuarto varactor 924. Los capacitores de acoplamiento adicionales (no se muestran) pueden colocarse en serie entre el circuito resonante 900 balanceado y las conexiones de amplificador primera y segunda con objeto de bloquear la señal de control de DC proporcionada al circuito resonante .
Puede apreciarse que el circuito resonante puede implementarse utilizando resonancia paralela o resonancia en serie. Adicionalmente, las reactancias inductivas pueden determinarse al colocar un inductor en serie con un capacitor variable. La configuración del circuito resonante puede balancearse o ser de terminación individual. La vecindad entre las modalidades mostradas es que puede utilizarse una primera señal de control para establecer una banda de frecuencias de operación del circuito resonante, y consecuentemente el VCO asociado, y se utiliza una segunda señal de control para establecer una frecuencia de operación dentro de la banda de frecuencias. La sensibilidad de la señal de control de frecuencia determina la ganancia de VCO cuando la señal de selección de banda se mantiene en un valor constante. Aquellos expertos en la materia comprenderán que la información y las señales pueden representarse utilizando cualquier variedad de diferentes tecnologías y técnicas. Por ejemplo, los datos, instrucciones, comandos, información, señales, bits, símbolos, y chips que pueden referenciar se a lo largo de la descripción anterior pueden representa se por voltajes, corrientes, ondas electromagnéticas, campos . o partículas magnéticas, campos o partículas ópticas, o cualquier combinación de los mismos . Aquellos expertos én la materia apreciarán también que los diversos bloques lógicos ilustrativos, módulos, circuitos, y pasos de algoritmo descritos en conexión con las modalidades descritas en la presente pueden impl ementar se como hardware electrónico, software para computadora, o combinaciones de ambos . Para ilustrar claramente esta intercambiabilidad de hardware y software, se han descrito de manera general con anterioridad diversos componentes ilustrativos, bloques, módulos, circuitos, y pasos en términos de su funcionalidad. Si tal funcionalidad se implementa como hardware o software depende de la aplicación particular y las restricciones de diseño impuestas al sistema en general. Los expertos en la materia pueden implementar la funcionalidad descrita de maneras variables para cada aplicación particular, pero tales decisiones de implementación no deben interpretarse por ocasionar un aislamiento del alcance de la presente invención. Los diversos bloques lógicos ilustrativos, módulos, y circuitos descritos en conexión con las modalidades descritas en la presente pueden implementarse o realizarse con un procesador de propósito general, un procesador de señal digital (DSP), un circuito integrado de aplicación especifica (ASIC) , un arreglo de compuerta de campo programable (FPGA) u otro dispositivo lógico programable, lógica de compuertas discreta o de transistores, componentes de hardware discreto, o cualquier combinación de los mismos diseñada para realizar las funciones descritas en la presente. Un procesador de propósito general puede ser un microp ocesador, pero en la alternativa, el procesador puede ser cualquier procesador, controlador, mi crocontrol ado , o máquina de estados. Un procesador también puede implementarse como una combinación de dispositivos de cálculo, por ejemplo, una combinación de un DSP y un mic op ocesador, una pluralidad de microprocesadores, uno o más microprocesadores en conjunto con un núcleo de DSP, o cualquier otra de tales configuraciones. Los pasos de un método o algoritmo descrito en conexión con las modalidades descritas en la presente pueden incorporarse directamente en hardware, en un módulo de software ejecutado por un procesador, o en una combinación de los dos. Un módulo de software puede residir en memoria RAM, memoria instantánea, memoria ROM, memoria EPROM, memoria EEPROM, registros, disco duro, un disco extraible, un CD-ROM, o cualquier otra forma de medio de almacenamiento conocido en la materia. Un medio de almacenamiento a manera de ejemplo se acopla al procesador de manera tal que el procesador puede leer información, y puede escribir información, al/en el medio de almacenamiento. Alternativamente, el medio de almacenamiento puede ser integral al procesador. El procesador y el medio de almacenamiento pueden residir en un ASIC. El ASIC puede residir en una estación móvil, estación base, o controlador de estación base. Alternativamente, el procesador y el medio de almacenamiento pueden residir como componentes discretos en una estación móvil, estación base, o controlador de estación base . La descripción anterior de las modalidades descritas se proporciona para permitirle al experto en la materia realizar o utilizar la invención. Diversas modificaciones a estas modalidades serán fácilmente aparentes para aquellos expertos en la materia, y los principios genéricos definidos en la presente pueden aplicarse a otras modalidades sin aislarse del espíritu o alcance de la invención. Consecuentemente, la invención no pretende limitarse a las modalidades mostradas en la presente sino que pretende abarcar el alcance más amplio consistente con los principios y características novedosas descritas en la presente .