专利名称：集成vco开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在无线电ASIC中优选使用的集成VCO。
由于移动终端的尺寸在不断地减小，因而不得不把越来越多的元件集成到同一个ASIC(专用集成电路)上。ASIC上集成的VCO将覆盖ASIC区的大部分，而且，由于该区域的成本是ASIC总成本的主要部分，因而将其减小是很重要的。应当认识到，直到目前为止，VCO的谐振电路中的电感线圈一直都是在ASIC电路之外来执行，这是因为，在该芯片上不可能制成非常好的电感线圈。因而，本发明将涉及一个新的发明领域，即如何执行在ASIC-电路内包括谐振器的电感线圈的整个VCO。在把VCO集成到ASIC上时会出现的一个问题是没有可以用来微调VCO频率的外部元件。因此，VCO调谐范围必须大到足以覆盖所有的分量扩展和温度变化。当增加VCO的调谐范围时，VCO的相位噪声将会增加，这表示VCO的不良噪声性能。另一个问题是如果覆盖一个大的频带，则必须使用两个独立的VCO，这样必然会占用无线电ASIC上的大量空间。本发明的目的就是要解决这些问题。
与已有技术中使用一个DCS-频带的VCO和另一个PCS-频带的VCO不同，本发明只使用一个VCO以用于两个频带，从而在ASIC上节省了大量的有用空间。
从权利要求2-5可以看到的另一个益处在于VCO的频带开关是由软件控制的，这意味着不需要人工微调。该微调可由移动电话本身来执行。
本发明的开关表明了具有慢速二极管(即具有大转接时间的二极管)的重要性。正如权利要求8所要求的，这可在双极处理过程中利用集电极-基极结来实现。
该VCO开关的另一个优选实施例在权利要求10和11中公开，其中该开关在二极管正向偏置时接通，并在二极管反向偏置时关闭，从而起到了变容二极管的作用。
在权利要求13要求保护的一个优选实施例中，为VCO配置了几个开关，以能够控制任意数目的频带之间的切换。
在权利要求3要求保护的一个实施例中，VCO的开关可由逻辑电路通过诸如Bluetooth(蓝牙)的无线通信链路来控制。
在权利要求14的另一个实施例中，开关与VCO集成在一起。
本发明的其它特点在其它从属权利要求中提出。
本发明实施例的详细描述参考附图
将要描述的实施例涉及到一种电路，用于切换VCO的中心频率，以便能够在诸如无线电ASIC的集成无线电电路中执行频带切换或频率调谐。当然，应当认识到，本发明的切换技术可应用于与无线电无关的其它电路中的任何VCO中。还要强调的是，本发明涉及到题为“双频带VCO”和“堆栈式VCO谐振器”的待审申请，其申请者为Telefonaktiebolaget LM Ericsson，发明人为MagnusNilsson。这些申请“双频带VCO”和“堆栈式VCO谐振器”分别在此引作参考。
图2概括地公开了集成VCO的谐振器100的切换功能。线圈10、20与电容器30、变容二极管40、50和开关装置60、70、80、90并联。当开关装置60、70接通时，电容器80、90与谐振器连接，这意味着该谐振器有较高的电容，进而产生较低的频率。相反，当开关装置断开时，电容80、90与谐振器断开，这意味着该谐振器有较低的电容，进而产生较高的频率。因此，本发明中的开关装置被用来把频率从一个任意频带移动到另一个任意的频带。
在一个优选实施例中，VCO中的开关装置在DCS-频带(1800-1900MHz)和PCS-频带(1900-2000MHz)之间移动频率。该开关装置还用于微调VCO的中心频率。这意味着如果VCO频率稍微偏离了中心频率，那么开关装置60、70、80、90将会微调VCO频率，使其恢复到中心频率。
在已有技术中，一个VCO用于DCS-频带，另一个VCO用于PCS-频带。而在本发明中，只使用一个VCO来控制DCS-频带及PCS-频带。在无线电ASIC中集成的VCO的开关装置60、70、80、90由一个逻辑电路通过数据总线进行外部软件控制。在这种情况下，无论是无线电ASIC还是逻辑电路均被安排在移动电话的同一个PCB(印刷电路板)上。应当认识到，ASIC和逻辑电路可配置在诸如计算机这样的任意一种电子机器上。ASIC还可由独立的电设备通过基于有线或无线的通信链路进行控制。例如，一个外部设备可使用通信协议Bluetooth来控制开关装置执行ASIC中的VCO的频带切换或微调。
从上面可以看出，如果VCO的中心频率可被切换，则相同VCO的调谐范围可以减小。这将改善VCO的噪声性能并且VCO将能够覆盖多个频带。
从图2可以看出，理想的情况是，使用开关60、70把电容器80、90切换至谐振器，其阻抗在零和无穷大之间变化。重要的是，通-断阻抗比要比较大，从而不会减小VCO的调谐范围且不会减小谐振器的Q-值。该Q-值被定义为谐振器的无功功率与介入功率的商。
图3公开了一种根据本发明的集成VCO130。从图3可以看出，该VCO包括差分级140(有源部分)和谐振器120。该谐振器包括电感线圈110，耦合电容器210、240、谐振器170和变容二极管220、230。变容二极管被定义为压控电容。
图4公开了与图2中的开关装置60、70、80和90相对应的本发明的开关的一个实施方案。在本发明的一个优选实施例中，慢速二极管60、70被用作开关元件，这可以从图4中看出。使用慢速二极管意味着它具有较长的转接时间。这种二极管通常在集电极-基极结中的双极处理过程中出现。
在导通状态下，二极管60、70是正向偏置，二极管的电容与通过二极管的电流和二极管的转接时间成正比。为了获得大电容，电流与转接时间的乘积必须要大。为了减小开关60、70、80和90的电流耗用，二极管具有大的转接时间是很重要的。二极管的串联电容必须要低，以便于不会减小谐振器的Q-值。大二极管面积会得到低串联电容。
在断开状态下，二极管60、70是反向偏置，并且二极管起到了变容二极管的作用。变容二极管的电容与面积成正比并且该面积必须要小，以使变容二极管的电容远远小于耦合电容。
当选择二极管尺寸时，对两个区域面积的要求要进行折衷。
图4中的开关180、60、70、80、90公开了无线电ASIC中的VC0130的切换功能的一个实施方案，已经在实验室中对其进行了成功地实验。在无线电ASIC中集成的开关180包括控制部分190(差分级)和开关部分200。该频带开关由耦合电容80，90和二极管60、70表示，它们可由一个逻辑电路通过Bsel和Bsel_bar分别进行外部控制。因此，在这些节点(Bsel Bsel_bar)上的信号将决定图3所示VCO的中心频率的切换。在无线电ASIC之外配置的逻辑电路(基带ASIC，未示出)通过把一个专用的预定电压加到这些节点上来控制开关180、60、70、80、90。通常，在ASIC中或集成在VCO中的开关是由所述逻辑电路通过数据总线进行软件控制的。图4所示开关的节点Out和Out_bar分别连接图3中的节点Out和Out_bar。根据控制电压，通过外部电路，经开关的节点Bsel和Bsel_bar，预定的电容80、90将通过与改变VCO频带的VCO130的谐振器120并联的节点Out和Out_bar接通或断开。
通过详细分析图4可以看出，所使用的是一种双极频带开关电路。当频带开关接通时，电流将从晶体管Q2和Q3流出，分别经过二极管60、70并经过晶体管Q4。现在，频带开关电容由耦合电容器80、90控制并且VCO频率被降低。
当频带开关断开时，Q1启动，它用于使N1接近Vcc。电阻R1、R2和R3使N2和N3接地，这意味着二极管60、70是反向偏置。现在，频带开关的电容由变容二极管电容(二极管60、70)控制，从而使VCO频率增加。高性能的集成频带开关以这种方式在VCO中实施，这样就可以执行频带切换和/或频率调谐。
在一个优选实施方案中，VCO被集成到移动终端中配置的无线电ASIC上。ASIC中的开关180、60、70、80、90由基带ASIC通过两个ASIC之间的总线进行电控。
上面提及的频带开关180、60、70、80、90在集成VCO中最为有用。这个开关最好确定尺寸以在DCS和PCS之间切换频带。当然，也可具有几个不同的开关，以用于在非PCS或DCS的其它频带之间调谐和切换频率。
在一种集成应用中，分量扩展由IC-处理给出，并且不能被减小。因此，这些开关构成了用于构建集成VCO的要求。开关180、60、70、80、90非常小并且IC-处理没有变化，这意味着附加成本非常小。
本专业技术人员应当理解，在不背离本发明精神或基本特征的情况下，本发明能够以其它的特定形式来体现。目前公开的实施例无论从哪个角度来讲都只是示例性的，而不是限制本发明。本发明的范围应由所附的权利要求而不是前面的说明书来说明，并且在其等效方案的含义和范围内的所有变化都被包含于其中。
权利要求
1.一种在无线电ASIC中优选使用的集成VCO(100，130)，其特征在于开关(180，60，70，80，90)被配置用于在任意频带之间切换VCO的频率，从而能够执行频带切换和/或频率调谐。
2.如权利要求1所要求的集成VCO，其特征在于所述开关(180，60，70，80，90)由在所述集成VCO之外配置的一个外部控制器通过总线(Bsel，Bsel_bar)进行电控。
3.如权利要求2所要求的集成VCO，其特征在于所述外部控制器是一个逻辑电路，它通过基于有线的通信链路或诸如Bluetooth的无线通信链路来控制所述开关(180，60，70，80，90)。
4.如权利要求2或3所要求的集成VCO，其特征在于所述开关被配置由所述外部控制器进行软件控制。
5.如权利要求2-4任意之一所要求的集成VCO，其特征在于所述集成VCO(100，130)和所述开关(180，60，70，80，90)集成在一个无线电ASIC上，且所述外部控制器在所述无线电ASIC之外配置，其中所述外部控制器通过所述开关和所述外部控制器之间的总线控制所述开关(180，60，70，80，90)。
6.如前述任意一个权利要求所要求的集成VCO，其特征在于所述开关(180，60，70，80，90)通过节点(Out，Out_bar)接通或断开VCO(100，130)的谐振器(120)的电容(60，70，80，90)，以用于执行VCO频率的频带切换并且/或者执行把VCO频率调谐至VCO的中心频率。
7.如权利要求6所要求的集成VCO，其特征在于所述开关(180，60，70，80，90)包括变容二极管(60，70)和耦合电容(80，90)。
8.如权利要求7所要求的集成VCO，其特征在于所述变容二极管(60，70)是在双极处理中具有集电极-基极结的二极管。
9.如权利要求7所要求的集成VCO，其特征在于所述变容二极管(60，70)是MOS-结构。
10.如权利要求8所要求的集成VCO，其特征在于当开关接通时，二极管(60，70)是正向偏置，且当开关断开时，二极管是反向偏置。
11.如权利要求8-10任意之一所要求的集成VCO，其特征在于当开关接通时，开关的电容由耦合电容(80，90)控制，并且当开关断开时，开关的电容由变容二极管电容(60，70)控制。
12.如前述任意一个权利要求所要求的集成VCO，其特征在于所述开关分别在DCS-频带和PCS-频带之间切换VCO(100，130)的中心频率。
13.如前述任意一个权利要求所要求的集成VCO，其特征在于几个开关(180，60，70，80，90)被配置用于控制任意数目的频带，其中每个所述开关控制任意数目的VCO的特定频带。
14.如前述任意一个权利要求所要求的集成VCO，其特征在于所述开关与VCO集成在一起。
15.一种无线电ASIC，其特征在于它包括根据权利要求1-14任意之一的集成VCO。
16.一种移动终端，其特征在于它包括根据权利要求1-15任意之一的集成VCO和/或无线电ASIC。
17.一种电子设备，优选为计算机，其特征在于它包括根据权利要求1-15任意之一的集成VCO和/或无线电ASIC。
全文摘要
本发明涉及一种在无线电ASIC中集成的VCO(100,130),其中开关(180,60,70,80,90)被配置用于在任意频带之间切换VCO的中心频率,从而能够执行频带切换和/或频率调谐。在一个优选实施例中,该开关在DCS－频带和PCS－频带之间切换VCO(100,130)的中心频率。因此,在本发明中,两个频带只使用一个VCO,而不是一个VCO用于DCS－频带,另一个VCO用于PCS－频带,这样就在ASIC上节省了大量的可用空间。
文档编号H03L7/099GK1373931SQ00812840
公开日2002年10月9日 申请日期2000年9月7日 优先权日1999年9月13日
发明者T·马特松, M·尼尔松 申请人:艾利森电话股份有限公司