专利名称：采用开关电感的多频段振荡器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及压控振荡装置及其方法，具体涉及采用按比例变化阻抗的多频段压控振荡器和为压控振荡器提供多频段的方法。
背景技术：
移动电话接收机通常要求采用特定中心频率的压控振荡(VCO)，以处理输入信号。适应多模式工作的移动电话中，通常要求话机中存在分别具有与一种模式关联的中心频率的多个独立压控振荡电路，以便处理所接收的多模式信号。
多模式电话机中采用多个VCO电路，增加实现该装置所需要的元件数，而且该电路占据实现该电话机所用电路极上宝贵的空间。因此，期望多模式电话机中不需要用多个独立的VCO。
发明内容
本发明针对采用按比例变换阻抗的多频段压控振荡器(VCO)。本发明一实施例中，该多频段压控振荡器包含具有二极管、电容和电感的槽路、跨接部分槽路电感的PIN二极管、连接成有选择启动PIN二极管并相应使槽路电感部分短路的开关，以及连接PIN二极管并对其作出响应的振荡器电路。该开关的切换使VCO工作频率范围关联的中心频率在f1和f2两个值之间转换。具体而言，开关的驱动使VCO关联的电感变化，从而VCO的中心频率在值f1和f2之间倒换。
本发明还包括为压控振荡器提供多频段的方法。该方法包含给槽路提供射频电感，通过采用由开关激活的PIN二极管有选择地使射频电感的一部分短路，调整槽路的射频电感，并且根据当前用基带振荡器的射频电感改变压控振荡器的输出。
本发明解决已有技术遇到的问题。采用本发明，避免采用多个频率发生电路，因而避免相应的材料成本增加、性能降低和灵敏度参数变化。从以下较佳实施例的说明，会明白本发明的其他优点和好处。
附图简述为了清楚了解和便于实践本发明，将结合以下
本发明。附图中，图1为说明多频段压控振荡器的电路示意图；图2为多频压控振荡器频率响应的频谱图；图3为说明压控振荡器频段切换方法的框图。
实施发明的较佳方式应理解的是，为了清楚了解本发明，简化本发明的附图和阐述对相关要素的说明，同时省去典型压控振荡器中的许多其他要素。本领域普通技术人员会看出，为了实现本发明，需要其他元件，然而，由于这些元件在本领域已熟知，而且这些元件无助于更好了解本发明，这里不讨论这些元件。
图1为说明多频段压控振荡器(VCO)10的电路示意图。该多频段VCO包含直流调谐电压电路12、槽路16、PIN二极管20、开关22和振荡器24。
直流调谐电压电路12包含调谐电压VTUNE，还可包含连接调谐电压的2个电阻26、28。VTUNE的变化导致VCO的频率按照该电路的KV围绕VCO的中心频率移动，下文将讨论。选择电阻26、28，使从节点A和B看到VTUNE的阻抗大于从节点A和B看到槽路16的阻抗。本实施例中，调谐电压可从0V变到3V。本发明用直流调谐电压电路12调整元件的偏差和温度造成的变化。
槽路16包含二极管单元，该单元在所示实施例中包含阳极相连的2个二极管30和32。二极管30、32跨接直流调谐电压电路12，或者在有电阻26、28的实施例中，跨接直流调谐电压电路12的电阻26、28。本发明用的二极管30、32，其类型可为变容二极管。
槽路16还包含阻抗单元，在所述实施例中，该单元包含电感34。未示出的本发明一些实施例中，槽路16可在该阻抗单元中包含具有电感34的一些射频阻抗组合。电感34与二极管30、32并联。
VCO的灵敏度参数(KV)是调谐电压(VTUNE)每伏变化产生的谐振频率变化量的量度，从而构成多频段压控振荡器10对给定的VTUNE值范围使频率围绕f1或f2变化(如图2所示)的能力的量度。如下文将讨论那样，选择槽路电感34的值L1，使灵敏度参数保持相对固定(在给定的允许范围Δf内，如对图2讨论那样)。L1的值选择不当，中心频率从f1切换到f2时，会使灵敏度参数产生非所需的变化。
所示本发明实施例中，槽路还包含电容36、2个电感38、40和第2电容42，这些元件相互串联后与电感34并联。另外的实施例中，槽路16可在36和42具有任何数量的电容，在38和44具有1个或多个电感，并且还可包含电阻。此外，全部实施例中，使电容36、42的阻抗保持低值，以免耦合。
PIN二极管20与槽路16中存在的电感38的一部分并联，用于使电感38的该部分有选择地接近短路。PIN二极管20为工作状态时，VCO10的PIN二极管支路20存在的阻抗等于PIN二极管20的低电阻。PIN二极管支路不存在射频阻抗。因而，PIN二极管20的支路呈现的阻抗路径远低于槽路16的并联电感38，这时，频率足够高，使去耦合电容44接近短路。这样就导致电感38近似短路。在PIN二极管20不是处于工作状态时，该二极管近似开路。因此，PIN’二极管20不工作时，电阻最低的电流通路通过与PIN二极管20并联的电感38。用这种方式，本发明使VCO中能提供的阻抗可以变化，而不改变元件，由此，提供按比例改变阻抗。
上述方式中，PIN二极管20的激活考虑到有选择地去除作为LC滤波器的槽路16中电感38的一部分，该去除又使VCO10的工作频率在f1和f2之间变换(如图2所示)。可提供的工作频率取决于可提供的阻抗规模，而该阻抗规模取决于槽路16中电容36和42所选的值、槽路16所选的全部电感38、40，以及可由并联PIN二极管20短路的总电感38。通过PIN二极管20的激活或非激活，变换中心工作频率(f1、f2)。本发明示范实施例中，在电容36的值为9pF，电容42的值为9pF，电感38的值为150nH，电感40的值为27hH时，可提供2个中心频率170.67MHz和420.67MHz。可选择其他频率，并且数量可大于2。
由开关22控制PIN二极管20的激活。开关22用于有选择启动PIN二极管20。所用开关22具有本领域用的类型，可用晶体管实现。可用双极级晶体管(BJT)或场效应晶体管(FET)实现开关22。
开关22可由使用者激活，或可由诸硬件接收传感器、接收传感器、软件程序之类的控制系统激活。例如，在电话应用中，电话可默认为PCS工作模式相应的频率。然而，当使用者或控制系统发觉电话接收不清楚或不能建立连接时，该开关可促使电话切换到另一工作模式(诸如AMPS)的频率。
振荡器24跨接槽路16并对其作出响应。振荡器24可以是基带振荡器，但不受此限制。基带振荡器当其端子上存在给定频率时，以该频率产生振荡。因此，本实施例中，PIN二极管20和VTUNE的值控制振荡器24的振荡频率。具体而言，PIN二极管20控制槽路16中存在的电感38的值，和VTUNE控制作为LC电路的槽路16的谐振频率。该频率施加到振荡器24的端子上时，使振荡器24在该频率上振荡。本发明的振荡器24可按平衡方式或不平衡方式工作。
图2是多频段压控振荡器频率响应的频谱图。该图中，分别将2个可提供的中心频率画成在170.67MHz和420.67MHz的峰f1和f2。170.67MHz峰为低工作频段，PIN二极管20开路，槽路电感38和40都接入VC010时，取得该频率。420.67MHz峰为高工作频段，在PIN二极管20闭合，将大电感值的槽路电感38短路时，取得该频率。Δf的值是围绕峰频率变化的中心工作频率偏差。直流电压调谐电路12(即VTUNE)用于在围绕各中心频率f1和f2的允许范围(Δf)内，调整VCO的工作频率。
如上所述，VTUNE值的变化使VCO的频率按照该电路的Kv围绕VCO的中心频率(即f1或f2)移动。灵敏度参数Kv直接涉及此系统的工作特性，取决于槽路16中R、L和C阻抗的相对值，槽路16中R、L和C值的百分比变化时，灵敏度参数变化。在较佳实施例中，选择R、L和C的值，使VCO的Kv值在中心工作频率从f1升高到f2时，仅增加最小。为了达到该Kv值而选择的R、L和C值，是设计的重要选择，可利用电路模拟软件按经验进行选择。示范实施例中，期望的灵敏度参数约为30MHz/V。
图3是说明采用本发明的VCO在多个频段间进行切换的方法和框图。该方法包含在步骤90给阻抗电路提供射频阻抗。
在步骤92中，由开关激活PIN二极管，有选择地使部分射频阻抗短路。步骤94中，根据PIN二极管的激活，有选择地调整阻抗电路的射频电阻。
在步骤96，根据阻抗电路中存在的射频阻抗，改变VCO的频率输出。
本发明的方法也可包含对VCO进行调谐，以顾及温度差异和元件偏差。在任选步骤98示出这种调谐。
本领域的普通技术人员会看出可实现本发明的许多修改和变换。例如，可考虑任何数量的工作频率，用多个PIN二极管将多个电感依次短路，使多频段压控振荡器(VCO)为复式。此外，本发明还可用于无线电话、计算机母板或需要多个工作频率的任何应用。上述说明和后面的权利要求都要覆盖所有这些修改和变换。
权利要求
1.一种多频段压控振荡器，能产生多个工作频率，其特征在于，包含含有二极管单元的槽路，该二极管单元与包含电感的阻抗单元并联；跨接所述槽路中电感的一部分的PIN二极管；连接成有选择地启动所述PIN二极管并且将所述槽路中电感部分的一部分相应短路的开关；连接所述PIN二极管并对其作出响应的振荡器。
2.如权利要求1所述的多频段压控振荡器，其特征在于，还包含并联跨接在所述槽路上的直流调谐电压电路。
3.如权利要求2所述的多频段压控振荡器，其特征在于，直流调谐电压电路包含调谐电压，以及串联连接跨接在所述槽路上的调谐电压的一对电阻。
4.如权利要求1所述的多频段压控振荡器，其特征在于，所述二极管单元包含第1二极管和第二极管，每个二极管具有阳极和阴极，所述第1二极管的阳极连接所述第2二极管的阳极。
5.如权利要求4所述的多频段压控振荡器，其特征在于，二极管为这容二极管。
6.如权利要求1所述的多频段压控振荡器，其特征在于，所述槽路还包含与二极管单元并联的第1电感。
7.如权利要求1所述的多频段压控振荡器，其特征在于，阻抗单元包含与第2电感串联的第1电容，该第2电感与第3电感串联，并且该第3电感串联连接第2电容。
8.如权利要求1所述的多频段压控振荡器，其特征在于，所述振荡器为基带振荡器。
9.如权利要求1所述的多频段压控振荡器，其特征在于，所述开关包含至少1个晶体管。
10.如权利要求1所述的多频段压控振荡器，其特征在于，使用者可选择所述开关的切换。
11.如权利要求1所述的多频段压控振荡器，其特征在于，控制系统可选择所述开关的切换。
12.如权利要求11所述的多频段压控振荡器，其特征在于，以硬件实现控制系统。
13.如权利要求11所述的多频段压控振荡器，其特征在于，以计算机软件实现控制系统。
14.如权利要求1所述的多频段压控振荡器，其特征在于，电感的部分短路改变多频段压控振荡器产生的频率。
15.如权利要求14所述的多频段压控振荡器，其特征在于，压控振荡器具有相对固定的灵敏度参数，与产生的频率无关。
16.如权利要求15所述的多频段压控振荡器，其特征在于，压控振荡器具有约30MHz/V的灵敏度参数。
17.如权利要求15所述的多频段压控振荡器，其特征在于，灵敏度参数由所述槽路中的阻抗控制。
18.如权利要求14所述的多频段压控振荡器，其特征在于，压控振荡器产生2个不同的频率。
19.如权利要求1所述的多频段压控振荡器，其特征在于，所述振荡器是平衡的。
20.如权利要求1所述的多频段压控振荡器，其特征在于，所述振荡器是不平衡的。
21.一种用于无线电话的多频段压控振荡器，其特征在于，包含直流电压调谐电路；串联连接调谐电压的一对电阻；第一变容二极管和第二变容二极管，各变容二极管具有阳极和阴极，所述第1变容二极管的阳极连接所述第2变容二极管的阳极，形成串联变容二极管电路，该串联变容二极管电路连接在所述电阻对之间；具有第1引线和第2引线并且并联跨接该串联变容二极管电路的第1电感；连接所述第1电感的第1引线的第1电容；连接所述第1电感的第2引线的第2电容；连接所述第1电容的第2电感连接；连接在所述第2电感与所述第2电容之间的第3电感；连接在对低阻抗电容的连接点上的PIN二极管，使该PIN二极管与低阻抗电容的连接与所述第2电容并联；可切换地连接在偏压与所述PIN二极管和所述低阻抗电容的连接点之间的电阻；与第2电感和第3电感的连接并联的基带振荡器。
22.一种多频段压控振荡器，其特征在于，包含灵敏度维持恒定的槽路，该槽路包含可调整的射频阻抗；连接所述可调整射频阻抗的PIN二极管，该二极管起高射频阻抗与低射频阻抗之间的开关的作用；有选择驱动PIN二极管的开关；对所述PIN二极管作出响应的振荡器电路。
23.如权利要求22所述的多频段压控振荡器，其特征在于，还包含补偿温度变化的直流调谐电压电路。
24.一种切换压控振荡器多个频段的方法，其特征在于，包含提供具有射频阻抗的槽路；通过利用由开关激活的PIN二极管有选择地把部分射频阻抗短路，调整所述槽路的射频阻抗；根据当前用基带振荡器的射频电感，改变压控振荡器的输出。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，还包含对压控振荡器进行调谐，以考虑温度差异。
全文摘要
一种压控振荡器(10),能工作于多频段。1个或多个PIN二极管(20)与电感(38)并联,有选择地将该电感短路。这样就有选择地按比例改变槽路(16)的射频阻抗,从而为振荡器(24)施加正确电压,以产生正确频率。
文档编号H03B5/00GK1347587SQ00805660
公开日2002年5月1日 申请日期2000年3月28日 优先权日1999年3月29日
发明者P·S·坎泰三世, R·A·萨尔达尼亚, T·A·皮塔 申请人:高通股份有限公司