TW448628B - Quadrature output oscillator device, and method of providing ideal in-phase and quadrature phase signal components - Google Patents

Description

448628 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印4'1^ 五、發明說明（1 ) 發明技術篮嘻 本發明一般屬於接收技術’更特別者屬於正吞 止又輸出振邊; 器裝置。 ~ 發明背景 —般而言’由電壓控制振盪器所產生之正交輸出並不理 想’即，同相位與正交相位向信號成分相差爲90 ± _此誤 差°此信號誤差多由於失配所致。無論爲何，許多接收器 布局技術依賴準確之正交目的爲獲得在接收之信號中之頻 率映像滞阻。由於接收器中不正確之正交部分信號在接收 到之信號中頻率映像出現下滯阻之品質減少。頻率晚像滞 阻可由被動過遽器加以執行，但被動過濾器遭遇設計繁雜 費用增高之結果。因之一精確之以獲得所需要之接收器電 路性能之正交有其需要。 發明總結 由前述’可以了解需要一種可滿足理想之同相位及正交 相位信號成分以獲得適當之頻率映像滯阻之接收器。按照 本發明’提供一正交輸出振盪裝置可完全免除或減少配合 使用慣常正交輸出電壓控制之振盪器裝置之缺失及問題。 按照本發明具體實施例之—提供一正交輸出振盪器包括 有產生一第一輸出及一第二輸出之一第一電壓控制之振盪 器’其中第一電壓控制之振盪器之第二輸出爲一同相位信 號成分。一第二電壓控制之振盪器亦產生一第一輸出及一 第二輸出，其中第二電壓控制之振盪器之第二輸出爲一正 交相位信號成分。第一放大器接收來自第二電壓控制之振 ___- 4 _ 本紙適用中⑪家標規格（21。X 297兩 ^ ---------裝--------訂---------線 (請先間讀背面之注意事項/填寫本頁) 448628 第88114327號專利申請案 中文說明書修正頁(90年2月）五、發明説明（2 ) A7 B7

修i丨 補充 經濟部中央標準局貝工消費合作·社印製 盥器弟一及第二輸出。第一放大器產生一第一回饋信號耦 合於第一電壓控制之振盪器之第一輸出上及一第二回饋信 號耦合於第一電壓控制之振盪器之第二輸出上。一第二放 大器接收來自第一電壓控制之振盪器之第一及第二輪出。 第二放大器產生一第一回饋信號耦合至第二電壓控制之振 盥器之第二輸出上及一第二回饋信號耦合至第二電壓控制 之振盪器之第二輸出上。一增益調整單元控制第一放大器 及弟一放大器之增益目的為在第一電壓控制之振盪器之第 二輸出及第二電壓控制之振盪器之第二輸出上提供相對應 之同相位及正交相位信號成分β 本發明相對於慣常之正交輸出電壓控制之振盪器裝置提 供多方面之技街優點。例如，優點之一為提供電壓控制之 振盪器裝置之一理想之正交輸出，尚有之另外技術優點為 免除了在接收器布局技術中被動過濾器之使用。尚有之其 他技術優點為補償了在電壓控制之振盪器中對裝置之失 配。其他技術優點對於精於此一技藝之士根據以下圖面， 說明及申請專利範圍可容易獲知。 圖式重要說明 為求進一步對本發明及其優點之解，茲配合圖面依以下 之說明供作參考，其中如參考之號碼數代表各部分，其中 圖1，為一映像滯阻接收器為代表一簡單示意圖。圖2，為接收器中一正交輸出振盪器裝置之簡單方塊圖。 圖3，為一正交輸出振盪器裝置之示意圖。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) f^i--- · n ! -I— · 訂 本紙张尺度咖巾類家標準（CNS ) Α4规格71^^· 18 6^8^4327號專利申請案 中文說明書修正頁(90年2月）

五、發明説明（2a 圖式元件符號說明 10無線電頻率信號接收器 12天線 14濾波器 16放大器 18第一混合器 20第二混合器 21第一混合階段 22正交輸出振盪器 24第三混合器 26第四混合器 發明詳細說明 27第二混合階段 28第五混合器 29正交輸出振盪器 30第六混合器 32選擇器 34選擇器 40第一電壓控制振盪器 42第一放大器 46第二放大器 48增益調整單元 訂^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局員工消費合作社印裝 5a - 本紙張尺度適用中國國家搮準（CNS ) AA規格（210X 297公釐） 4 48 6^8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（3 ) 圖1爲—無線電頻率信號接收器〗〇之簡單示意圖β接收 器10包括有一天線12用以接收經一輸送頻率來之無線電頻 率信號。無線電頻率信號由過濾器14加以處理及放大器16 加以放大。無線電信號經過濾及放大器加至一第一混合階 段21之第一混合器18及第二混合器2〇上。第—混合器18由 正文輸出振盪器裝置22產生之一同相位信號成分Ia所控 制。第二混合器2〇由一正交輸出振盪器裝置22產生之一正 父相位信號Qa成分所控制。第一混合器18產生一輸出供至 第二混合階段27之一第三混合器24及第四混合器26。第三 混合器24由一同相位信號成分“所控制及第四混合器“由 另一正交輸出振盪器裝置29所產生久一正交相位信號成分

Qb所控制。第二混合器20之輸出供至一第五混合器28及一 第六混合器30。第五混合器28由同相位信號成分Ib所控制 及第六混合器由正交相位信號成分Qb所控制。第三混合器 24及第六混合器3〇之輸出供至選擇器32目的爲產生一無線 4頻率信號之日相位代表=第四混合器26及第六混合器28 之輸出供至一選擇器3 4以產生一無線信號之正交相位代表 。取決於振盪器加於不同混合器之相位，如選擇器32將其 接收之輸入相加及選擇器34將其接收之輸入相減，或二者 相反其中選擇器32動作如一減法器及選擇器32動作如一加 法器’可獲得所需之載入變換之信號^ 正X輸出振盪器裝置29在使用上可能與正交輸出振盪器 在所高振邊器之使用有所不同爲一較低之頻率，且因此 不包括晶片上之感應器。裝置之不同主要由於感應器在積 _________- 6' 本紙張&度適用中囤國家標準（CNS)A4規格m〇 X --- '------— — — —— — — --------訂 ---- !線 {請先間讀背面之注意事項<填寫本頁) 448628 A7 B7 五、發明說明（4 體電路使用上爲供給所需之低頻率輪出有其困難，舉例， 天線12所接收之無線電頻率信號之頻率可能近於19兆赫。 由正交輸出裝置22產生之頻率在15〜17死赫之範園。正交 輸出裝置29產生在天線12接收之無線電信號頻率及正交輸 出裝置22產生之頻率間之差爲細〜4〇〇百萬赫。 在接收HH)中之混合器用來作爲將—天㈣接收之無線 電信號之頻率載人至頻率’即爲無線電頻率信號及 正交輸出振i器22之本身㈣器頻率間之節拍頻率。任何 信號處於振堡器頻率爲低之頻率，在—區間與振盧器頻率 與接收到之無線電信號頻㈣相等，gp界定爲—映像信號 。映像信號將被載入變換至一如振邊器頻率及接收到之頻 率信號相混之同一中間頻率。載入變換之映像信號將於擾 適當接收之所需載入變換之無線電信號並減低接收器之性 能。f混合器排斥此—映像信號前可使用超映像滯阻過渡 器典响如何延些過濾器整合於同一之如接收器1〇之電路 上有其困難。此處接收器10中所用之混合器爲取消此—載 入又換之頻率。這些過滤II依靠正交輸出振盘器裝置U之 正交特性。典論如何，載入變換之頻率如果在同相位部分 與正交輸出振盪器裝置2 2所產生之正交相位部分Q間並非 正確之正X關係時可能無法全部予以取消。 圖2示出一簡單產生理想正交輸出之正交輸出振盪器裝 置224方塊圖。正交輸出振盪器裝置22包括有一第一電壓 控制之振產器4G產生輸出八及3。輸出A；^B回饋如一輸入 送至第电壓控制之振]i器40上。正交輸出振逢器裝置22 I_______ _ 7 - 本紙狀度㉛中_家標準（CNS)^j^ χ 297公餐了 d 4 8 6 2. 8 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印？Λ 五、發明說明（5 ) 包括有一第二電壓控制之振盪器44產生輸出C及D。輸出C 及D回饋如一輸入送至第二電壓控制之振盪器44上。第一 放大器42對由第二電壓控制之振盪器44來之輸出D及C分別 反應產生輸出來推動第一電壓控制之振盪器40之回饋A及 B信號線。第二放大器46對由第一電壓控制之振盪器40來 之輸出A及B分別反應產生輸出來推動第二電壓控制之振 盪器44之回饋C及D信號線。一增益調整單元48控制第一放 大器42及第二放大器46之增益以便分別提供來自第一電壓 控制之振盪器40及第二電壓控制之振盪器44之理想正交部 分I及Q。 圖3爲一正交輸出振盪器22之示意圖。每一第一電壓控 制之振盪器40及第二電壓控制之振盪器44分別包括有一 Ma 一 Mb及Me- Μό之電晶體父叉賴合對。由感應為Li，L2, L3及 L4提供感應器負載。最好使用η -井中之p+-n接合利用變容 二極體D,，D2, D3,及D4來完成中心頻率之設定及頻率之調 整。經由第一放大器42及第二放大器46提供之回饋安排幫 助鎖定第一電壓控制之振盪器40於第二電壓控制之振盪器 44上如此當這些正交被鎖定時變成穩定。 電晶體MbiASI，MbiAS2，MbiaS3,及MbiaS4分別對第一電壓控 制之振盪器40，第二電壓控制之振盪器44，第一放大器42 ，及第二放大器46提供電流電源。此電流電源最好能維持 於一固定之水平以防止由於振盪器未約束之生長在電路中 之搖擺，在VDD供電線上大的突變之結果可能造成η -井裝 置連接該處之損壞。 -8- --------^---------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項7填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 * 297公釐） 448 628 A7 ----— B7 _ 五、發明說明（6 ) 爲I在正交輸出振盪器裝置22中可能由理想正交輸出而 生偏是而致失配所作之補償，提供一增益調整單元48。舉 例，在裝置特性中百分之一之失配可能造成正交中4至5之 誤差、經第-放大器42之叫_^電晶體對及第二放大器私 之吣-M4電晶體對之偏壓可變化進入至增益調整單元48之 VCNTL+及VCNTL.之輸入以造成之。經岣及μ”吣偏壓之 控制可有政變化ΜΑ· Mb至Mc- MD之回饋之相關之強度及反 之亦如是。藉由變化相關回饋之溫度能完成對輸出之 相位調整以便得出理想之正交部分。如此可利用増益調整 單元48以造成電氣之調整同相位〗及正交相位Q信號部分之 相位如此二者正確的相互分隔爲9〇。 因之，偯明顯此處按照本發明所提供者，—可滿足以上 所述優點之正夂輸出裝置。雖然本發明已詳予説明’據了 解，對精於此一技藝之人在不達背本發明申請專利範圍所 限定之精神及範圍下可能很容易確定製做出多種之變動， 代替，及變動品來。 ΊΙ!!ΊΙΙΙ_ 裝 ill!訂·！ ！線 (請先閱讀背面之注意事項V永寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中囤國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐）

Claims (1)

1. 448628

   第88114327號專利申請案 M 中文申凊專利範圍修正本(9〇年2月）沒 申請專利範圍 1. 一種正交輸出振盪器裝置，包含： -第-電壓控制振堡器可操作以產生一第一輸出及 -第二輸出，其中第—電壓控制振蓋器之 一同相位信號成分； 4 一第二電壓控制振盪器，可操作以產生一第—輸出 及第一輸出，其中第二電壓控制振i器之第二輸出 為一i交相位信號成分； —第一放大器，可操作以接收來自第二電 盘器之第一及第二輸出，該第一放大器可操作以= 一耦合至第一電壓控制振盪器之第一輸出之第一回饋 信號，以及一耦合至第一電壓控制振盪器之第二輸出 之第二回饋信號； 一第二放大器可操作以接收來自第一電壓控制振盪 器之第一及第二輸出，該第二放大器可操作以產生一 耦合至第二電壓控制振盪器之第一輸出的第一回饋信 號，以及一耦合至第二電壓控制振盪器之第二輸出之 第二回饋信號，以及 經濟部中央標率局月工消費合作社印装 一增益調整單元，可操作以控制第一放大器及第二 放大器之增益，用以在相對交之第一電壓控制振盪器 之第二輸出及第二電壓控制之振盪器之第二輸出上提 供一理想之同相位及正交相位信號成分。 2.如申請專利範圍第1項之正交輸出振盪器裝置，其中增 本紙張尺度適用中困國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公着） 448628 Αβ Β8 C8 D8 六 申請專利範圍 經濟部中央搮準局具工消费合作社印«. 益調整單7G接收一.控制信號以控制第一及第二放大器 之每一個之增.益。 3,如申請專利範圍第〗或2項之正交輸出振盪器裝置，其 中第一及第二電壓控制振靈器包括多個變容二極體， 用來分別設定及調整分別由第一及第二電壓控制振盪 器產生之同相位信號成分及正交相位信號成分。 4·如申請專利範圍第1或2項之正交輸出振盪器裝置，其 中第一及第二放大器閉鎖第—及第二電壓控制振盪 器’使得它們當在正交閉鎖時提供一穩定之輸出。 5.如申請專利範圍第1或2項之正交輸出振盪器裝置，其 中弟一及弟一電壓控制振盈器及第一及第二放大器各 包括一偏壓電晶體，以保持電流於一固定位準，防止 電壓突然發生在第一及第二電壓控制振盪器供電線 上。 6 .如申請專利範圍第1或2項之正交輸出振盪器裝置，其 中弟一及弟一電壓控制振藍器各包括一交互搞合電晶 體對’其耦合至與變容二極體共振之感應器負載，以 提供其相對應之第二輸出》 7.如申請專利範圍第1或2項之正交輸出振盪器裝置，其 中該控制信號控制從第一電壓控制振盪器到第二電愿 控制之振盪器回饋之強度，且反之亦然。 8_如申請專利範圍第1或2項之正交輸出振盪器裝置，其 本紙張尺度速用中β國家揉奉（CNS > Α4規格（210Χ 297公釐） 1 I. I I I I I I I i I n ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁> 448628 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 中增益調整單元對一差動控制信號反應來控制第一及 弟二放大器之增益。 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 9.如申請專利範圍第1或2項之正交輸出振盪器裝置，其 中同相位信號成分及正交相位成分之一相位由增益調 整單元增益控制之反應而校正β 一種提供理想之同相位及正交相位信號成分之方法， 包含丨 由一第一振盪器產生一第一輸出及第二輪出，第一振 盛器之第二輸出為一同相位信號成分； 由一第二振盪器產生一第一輸出及第二輸出，第二振 堡器之第二輸出為一正交相位信號成分； 對弟一振盘器之第一及第二輸出反應產生一第一回饋 信號’第一回饋信號驅動第一振盪器之第一輸出； 對第二振盪器之第一及第二輸出反應產生一第二回饋 信號’第二回饋信號驅動第一振盪器之第二輸出； 對第一振盪器之第一及第二輸出反應產生一第三回饋 信號，第三回饋信號驅動第二振盪器之第一輸出； 經濟部中央橾準局負工消费合作社印製 對第一振盪器之第一及第二輸出反應產生一第四回饋 信號，第四回饋信號驅動第二振盪器之第二輸出； 控制第一 ’第二，第三，及第四回饋信號之強度，使 得同相位及正交相位信號成分二者相互為九十度之相 位差。 -3- 本紙張尺度逋用中菌國家梯準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 448628 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 11. 如申請專利範圍第· 10項之方法，尚包含：對第一及第 二振盪器設定一中心頻率。 12. 如申請專利範圍第10或11項之方法，尚包含：調整第一 及第二振盪器之頻率至一所需之位準。 13. 如申請專利範圍第10或11項之方法，尚包含：接收一個 或多個控制信號來調整第一 1第二，第三，及第四回 饋信鉍之強度。 14. 如申請專利範圍第10或11項之方法，尚包含： 在第一及第二振盪器中控制一電流位準，以防止在其 中遭受之電壓突波。 15. 如申請專利範圍第10或11項之方法，尚包含： 當同相位信號成分及正交相位信號成分間達到一理想 之正交關係時，閉鎖第一，第二，第三，及第四回饋 信號》 裝 -訂 叙 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾率局貝工消費合作社印製 本紙張尺度逋用中Μ困家棣準（CNS ) A4洗格（210X297公釐）