SE519489C2 - VCO-omkopplare - Google Patents

Description

30 5 1 9 4 8 9 2 SAMMANFATTNING AV UPPFTNNINGEN Ovanstående ändamål uppnås med hjälp av en integrerad VCO, företrädesvis i en radio-ASIC-krets, i vilken en omkopplare är anordnad för att koppla om VCO:ns frekvens mellan godtyckliga frekvensband, för att kunna utföra frekvens- bandsomkoppling och/eller frekvensinställning. l stället för att använda en VCO för DCS.bandet och en annan för PCS-ban- det, som inom tidigare känd teknik, använder föreliggande uppfinning bara en VCO för båda banden, och sparar en mängd värdefullt utrymme på ASIC:en.

En annan fördel, som framgår av kraven 2 till 5, är att bandomkopplaren för VCO:n är mjukvanistyrd, vilket innebär att ingen manuell inställning erfordras.

Inställningen utförs av mobiltelefonen själv.

Omkopplaren enligt uppfinningen pekar ut vikten av att ha en långsam diod, d.v.s. en diod med en lång övergångstid. Detta uppnås med en kollektor-basförbin- delse i en bipolär process enligt patentkrav 8.

Ett ytterligare fördelaktigt utförande av Omkopplaren för VCO:n visas i kra- ven 10 och ll, varvid Omkopplaren är tillslagen när diodema är förspända framåt och frånslagen när diodema är förspända bakåt, och fungerar som s.k. varicaps. l ett föredraget utförande enligt krav 13 är flera omkopplare anordnade så att VCO:n kan styra och koppla om mellan ett godtyckligt antal frekvensband hos om- kopplaren.

I ett utförande enligt krav 3 föreslås, att VCO:ns omkopplare skulle kunna styras med hjälp av en logikkrets via en trådlös kommuriikationslänk, exempelvis Bluetooth.

I ett annat utförande enligt krav 14 är omkopplaren integrerad i VCO:n. Övriga kännetecken hos uppfinningen definieras i de övriga beroende patent- kraven.

KORT FIGURBESKRIVNING Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas närmare , med hänvisning till föredragna utföranden av föreliggande uppfinning, endast givna såsom exempel, samt illustrerade i åtföljande figurer, varvid: Fig. l illustrerar VCO-funktionen i en PLL; Fig. 2 visar en schematisk bild av omkopplingsfunktionen enligt föreliggande uppfinning; F ig. 3 illustrerar ett utförande av VCO:n enligt föreliggande uppfinning; och Fig. 4 är ett föredraget utförande av omkopplaren enligt föreliggande uppfinning. 10 20 25 30 35 519 489 DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRANDEN AV UPPFINNINGEN De utföranden av uppfirmingen som nu kommer att beskrivas, med hänvis- ning till figurerna, hänför sig till en krets för omkoppling av VCO:ns niittfrekvens för att kunna utföra bandomkoppling eller frekvensinställning i en integrerad radio- krets, t.ex. en radio-ASIC-krets. Det bör naturligtvis inses att omkopplingstekniken enligt uppfinningen skulle kunna användas i vilken VCO som helst i andra elektriska kretsar som inte har med radio att göra. Det skall också betonas att denna uppfinning är besläktad med under behandling varande ansökningar med titlarna ”Tvåbands VCO” och ”Staplad VCO-resonator”, sökande: Telefonaktiebolaget LM Ericsson, uppfmnare: Magnus Nilsson. Dessa ansökningar, ”Tvâbands VCO” resp. ”Staplad VCO-resonator” infogas härmed som referenser i denna ansökan.

Fig. 2 visar, i allmänna termer, omkopplarfunktionen i resonatorn 100 i den integrerade VCO:n. Spolarna 10, 20 är parallellkopplade med kondensatorn 30, varicaps-kondensatorema 40, 50 samt omkopplingsanordningen 60, 70, 80, 90. När omkopplingsanordningama 60, 70 är slutna är kondensatorerna 80, 90 anslutna till resonatom, vilket innebär en högre kapacitans hos resonatorn, vilket i sin tur resulte- rar i en lägre frekvens. När däremot omkopplingsanordningaina är öppna, är kon- densatorema 80, 90 bortkopplade från resonatom, vilket irmebär en lägre kapacitans hos resonatom, vilket resulterar i en högre frekvens. Således används omkopplings- anordningen i föreliggande uppfinning för att förflytta frekvensen från ett godtyck- ligt frekvensband till ett armat godtyckligt frekvensband. l ett föredraget utförande förflyttar omkopplingsanordningen i VCO:n fre- kvensen mellan DCS-bandet (1800-1900 MHz) och PCS-bandet (1900-2000 MHz).

Omkopplingsanordningen används också för att ställa in VCO:ns mittfrekvens.

Detta betyder att om VCO-frekvensen avviker något från mittfrekvensen, så trimmar omkopplingsanordningen 60, 70, 80, 90 tillbaka VCO-frekvensen till mittfrekven- sen.

Inom tidigare känd teknik har en VCO använts för DCS-bandet och en annan VCO för PCS-bandet. I föreliggande uppfinning används emellertid endast en VCO för att styra såväl DCS- som PCS-bandet. Omkopplingsanordningen 60, 70, 80, 90 i VCO:n som är integrerad i en radio-ASIC är externt mjukvarustyrd från en logik- krets via en databuss. l detta fall är både radio-ASIC:en och logikkretsen anordnade på samma PCB (tryckta kretskort) i en mobiltelefon. Det bör inses att ASlCien och logikkretsen skulle kunna vara anordnade i en godtycklig elektrisk maskin, såsom exempelvis en dator. ASIC:en skulle också kunna styras från en separat elektrisk anordning via en ledningsbaserad eller trådlös kommunikationslänk. En utvändig ariordiiiiig skulle till exempel kunna använda kommunikationsprotokollet Bluetooth för att styra omkopplingsanordningen att utföra bandomkoppling eller fininställning av VCO:n i ASlC:en. 10 20 25 30 35 40 519 489 4 Som framgått av ovanstående, om VCOms mittfrekvens skulle kunna kopplas om, så skulle inställningsorrirådet hos samma VCO kunna minskas. Detta skulle för- bättra brusprestanda hos VCO:n, och VCO:n skulle kunna täcka flera frekvensband.

Som framgått av Fig. 2, är den idealiska situationen att koppla in en konden- sator 80, 90 till resonatom med hjälp av en omkopplare 60, 70, vars impedans varie- rar mellan noll och oändligheten. Det är viktigt att förhållandet mellan till- och från- impedanserna är stort, för att inte minska VCO:ns inställningsområde och inte sänka resonatoms Q-värde. Q-värdet definieras som kvoten mellan resonatoms rektiva effekt och dess inmatade effekt.

Fig. 3 visar en integrerad VCO 130 i enlighet med föreliggande uppfinning.

Som framgår av Fig. 3, omfattar VCO:n ett differentialsteg 140 (en aktiv del) och en resonator 120. Resonatorn innehåller induktorer 110, kopplingskondensatorer 210, 240, motstånd 170 och varicaps 220, 230. En varicap definieras såsom en spän- ningsstyrd kapacitans.

Fig. 4 visar ett utförande av omkopplaren enligt uppfinningen, motsvarande omkopplingsanordningen 60, 70, 80, 90 i Fig. 2. I ett föredraget utförande av upp- finningen används en långsam diod 60, 70 som omkopplarkomponent, såsom fram- går av Fig. 4. Användandet av en långsam diod betyder att den har en lång över- gångstid. En sådan diod finns vanligtvis vid en bipolär process i kollektor-basför- bindelsen.

I det tillslagna tillståndet är diodema 60, 70 förspända framåt och diodemas kapacitans är propoitionell mot strömmen genom diodema och diodemas över- gångstid. För att erhålla en hög kapacitans, måste produkten av strömmen och över- gångstiden vara stor. För att minska strömförbrukningen hos omkopplaren 60, 70, 80, 90 är det viktigt att diodema har en lång övergångstid. Diodemas serieresistans måste vara låg för att inte sänka resonatoms Q-värde. En stor diodyta ger låg serie- resistans.

I det frånslagna tillståndet är diodema 60, 70 förspända bakåt och diodema fungerar som varicaps. Kapacitansen hos dessa varicaps är proportionell mot ytan, och denna måste vara liten för att göra kapacitansen hos dessa varicaps mycket mindre än kopplingskapacitansen.

De två ytkraven ger en kompromiss vid valet av diodstorlek.

Omkopplaren 180, 60, 70, 80, 90 i Fig. 4 visar ett utförande av omkopplings- funktionen för VCOin 130 i en radio-ASIC, som har provats med framgång i labo- ratoiium. Omkopplaren 180 som är integrerad i radio-ASIC-kretsen omfattar en styrdel 190 (ett differentialsteg) samt en omkopplingsdel 200. Bandomkopplaren representeras av kopplingskondensatorema 80, 90 och dicderna 60, 70, vilka styrs externt av en logikkrets via Bsel resp. Bsel_bar. Signalema på dessa noder (Bsel, Bsel_bar) bestämmer således omkopplingen av mittfrekvensen i VCO:n enligt Fig. 3. En logikkrets (basbands-ASIC, ej visad) anordnad utanför radio-ASIC:en styr 10 20 25 30 35 40 519 489 omkopplaren 180, 60, 70, 80, 90 genom att lägga på en viss förutbestämd spänning på dessa noder. Vanligtvis är Omkopplaren, som sitter i ASlC:en eller är integrerad i VCO:n, mjukvarustyrd från nämnda logikkrets via en databuss. Omkopplarens noder, Out resp. Out_bar i Fig. 4, är förbundna med nodema Out och Out_bar i VCO:n i Fig. 3. Beroende på styrspänningen, från den extema kretsen, över nodema Bsel och Bsel_bar på omkopplaren, kommer en förutbestämd kapacitans 80, 90 att kopplas till eller från, via nodema Out och Out_bar, parallellt med att resonatom 120 i VCO:n 130 byter frekvensband för VCO:n.

Om man analyserar Fig. 4 i detalj, framgår det att en bipolär bandomkopplar- krets används. Då bandomkopplaren är tillslagen, flyter ström från transistorerna Q2 resp. Q3 genom diodema 60, 70 och genom transistorn Q4. Bandomkopplarens kapacitans domineras nu av kopplingskondensatorema 80, 90 och VCO:ns frekvens sänks.

Då bandomkopplaren är frånslagen, aktiveras Ql, vilket gör att N1 dras upp nära Vcc. Motstånden Rl, R2 och R3 drar ned N2 och N3 till jord, vilket innebär att diodema att diodema 60, 70 forspärms bakåt. Bandomkopplarens kapacitans domi- neras nu av varicap-kapacitanserna (diodema 60, 70) vilket resulterar i en höjd VCO-frekvens. På detta sätt åstadkommer man en integrerad bandomkopplare med höga prestanda i VCO:n, vilket gör det möjligt att utföra bandomkoppling och/eller frekvensinställning.

I ett föredraget utförande är VCO:n integrerad i en radio-ASIC anordnad i en mobil terminal. Omkopplaren 180, 60, 70, 80, 90 i ASlC:en styrs elektriskt av en basbands-ASIC via en buss mellan de två ASlC-kretsama.

Frekvensbandsomkopplaren 180, 60, 70, 80, 90 som ornnämnts ovan är mycket användbar i en integrerad VCO. Denna omkopplare är företrädesvis dimen- sionerad för att koppla om frekvensbanden mellan DCS och PCS. Det är naturligtvis möjligt att ha flera olika omkopplare för att ställa in resp. om frekvenser mellan andra band än PCS eller DCS.

I en integrerad tillämpning anges komponentspridningen av IC-processen och kan inte minskas. Dessa omkopplare utgör därför ett krav för att bygga en integrerad VCO. Omkopplama 180, 60, 70, 80, 90 är mycket små och IC-processen är oföränd- rad, vilket innebär att tilläggskostnadema är mycket små.

En genomsnittlig fackman inom området bör inse att föreliggande uppfinning skulle kunna utföras i andra specifika former utan att avvika från dess andemening eller huvudsakliga karaktär. De här visade utförandena skall därför i alla avseenden betraktas såsom illustrerande och inte som begränsande. Uppfinningens omfattning indikeras av åtföljande patentkrav och inte av ovanstående beskrivning, oc i alla för- ändringar som faller inom dess andemening och likvärdighetsoniråde skall anses som ingående i denna.

Claims (17)

10 20 25 30 35 40 519 489 c PATENTKRAV

1. Integrerad VCO (100, 130), företrädesvis i en radio-ASIC-krets, kännetecknad av att en omkopplare (180, 60, 70, 80, 90) är anordnad för att koppla om VCO:ns frekvens mellan godtyckliga frekvensband, för att kunna utföra frekvensbandsomkoppling och/eller frekvensinställning.

2. Integrerad VCO enligt krav 1, kännetecknad av att nämnda omkopplare (180, 60, 70, 80, 90) är elektriskt styrd via en buss (Bsel, Bsel_bar) medelst en extern styrenhet anordnad utanför nämnda integrerade VCO.

3. Integrerad VCO enligt krav 2, kännetecknad av att nämnda externa styrenhet är en logikkrets, som styr nämnda omkopplare (180, 60, 70, 80, 90) medelst en led- ningsbaserad kommunikationslänk eller en trådlös kommunikationslänk, t. ex. Bluetooth.

4. Integrerad VCO enligt krav 2 eller 3, kännetecknad av att nämnda omkopp- lare är anordnad att vara mjukvarustyrd medelst nämnda externa styrenhet.

5. Integrerad VCO enligt något av kraven 2 till 4, kännetecknad av att nämnda integrerade VCO (100, 130) och nämnda omkopplare (180, 60, 70, 80, 90) är integ- rerade i en radio-ASIC och nämnda externa styrenhet är anordnad utanför nämnda radio-ASIC, varvid nämnda externa styrenhet styr nämnda omkopplare (180, 60, 70, 80, 90) via en buss mellan nämnda omkopplare och nämnda extema styrenhet.

6. Integrerad VCO enligt något av föregående krav, kännetecknad av att nämnda omkopplare (180, 60, 70, 80, 90) kopplar till eller från kapacitanser (60, 70, 80, 90) i resonatom (120) i VCO:n (100, 130) via noder (Out, Out_bar), för att utföra bandomkoppling och/eller inställning av VCO-frekvensen till VCO:ns mitt- frekvens.

7. Integrerad VCO enligt krav 6, kännetecknad av att nämnda omkopplare (180, 60, 70, 80, 90) omfattar varicaps (60, 70) och kopplingskondensatorer (80, 90).

8. Integrerad VCO enligt krav 7, kännetecknad av att nämnda varicaps (60, 70) är dioder med kollektor-basförbindelser i en bipolär process.

9. Integrerad VCO enligt krav 7, kännetecknad av att nämnda varicaps (60, 70) är MOS-strukturer. 10 20 25 30 519 489 a»

10. Integrerad VCO enligt krav 8, kännetecknad av att diodema (60, 70), då omkopplaren är tillslagen, är förspända framåt, och då omkopplaren är frånslagen är förspända bakåt.

11. Integrerad VCO enligt något av kraven 8 till 10, kännetecknad av att om- kopplarens kapacitans, då omkopplaren är tillslagen, domineras av kopplingskon- densatorerna (80, 90) och, då omkopplaren är frånslagen, av varicap-kapacitanserna (60, 70).

12. Integrerad VCO enligt något av föregående krav, kännetecknad av att nänmda omkopplare kopplar om VCO:ns (100, 130) mittfrekvens mellan DSC-ban- det respektive PCS-bandet.

13. Integrerad VCO enligt något av föregående krav, kännetecknad av att flera omkopplare (180, 60, 70, 80, 90) är anordnade för att styra ett godtyckligt antal frekvensband, varvid var och en av nämnda omkopplare styr vissa förutbestämda frekvensband hos ett godtyckligt antal VCO-oscillatorer.

14. Integrerad VCO enligt något av föregående krav, kännetecknad av att nämnda omkopplare är integrerad med VCO:n.

15. Radio-ASIC-krets, kännetecknad av att den omfattar en integrerad VCO enligt något av kraven 1 till 14.

16. Mobil terminal, kännetecknad av att den omfattar en integrerad VCO och/eller en radio-ASIC enligt något av kraven 1 till 15.

17. Datoranordning, kännetecknad av att den omfattar en integrerad VCO och/eller en radio-ASIC enligt något av kraven 1 till 15.