专利名称：频率开关型高频振荡器和高频振荡方法
技术领域：
本发明涉及高频振荡器，具体地说，涉及频率开关型高频振荡器(之后称为频率开关型振荡器)，该振荡器可以在多个高频中进行切换并输出信号。
近年来，除这种结构之外，通过失真晶体振荡器的输出并通过利用SAW(声表面波)滤波器选择谐波分量而获得具有高频输出，这样一种结构的高频振荡器已经得以实现，如引用的日本专利申请2000-244682一样。根据这种结构，减少了元件的数量，所以，振荡器的外部尺寸大大地减小了。
图1是具有这种结构的高频振荡器的电路图。
图1中所示的高频振荡器包括晶体振荡器1、SAW滤波器2和放大器3。晶体振荡器1包括如切割型的晶体单元4、未示出的隙缝电容器，其连同晶体单元4形成谐振电路、反馈并放大谐振频率的振荡放大器5。在此，形成了称为科尔皮兹型振荡电路。
SAW滤波器2是在压电基片(未示出)上形成输入/输出叉指变频器(IDT)构成的。SAW滤波器2只在输入信号通过的特殊频率区域形成分量，并输出该分量。
放大器3是作为如线性LC放大器的宽带放大器3实施的，根据放大器3，SAW滤波器2的输出由线性部分放大，就是说，宽带放大器3的输入/输出特性的非饱和部分，以致获得了高频输出。
在此所用的晶体振荡器是把电压变化电容元件6插入晶体振荡器1的振荡闭合回路中实现的压控类型，晶体振荡器1的振荡频率随通过高频电阻7施加的控制电压Vc变化。此外，图1中的Vcc是电源电压。一般来说，互补输出驱动器IC8连接到放大器3。
在图1所示的高频振荡器中，晶体振荡器1的振荡输出被失真了。例如，通过使振荡输出的中心电压Vco高于电源电压Vcc的中心电压Vco，正弦波的顶部被切割并失真成图2所示的矩形。晶体振荡器1的振荡输出以这种方式进行失真，因此，相对于频谱内基频分量f1，谐波分量f2-fn的电平在图3所示的振荡输出中升高了。在图2中，只是正弦波的顶部被失真成矩形。然而，可通过增加振荡放大器5的放大率将正弦波的顶部和底部都失真成矩形。
频谱的各个分量可以相等或高于图3所示的预定电平，因此，可以把这个振荡输出输入到SAW滤波器2来选择任意谐波分量。例如，晶体振荡器1的基频f1(基本分量)是155.52Mhz，该频率几乎与晶体振荡器的制造极限一样高，用SAW滤波器2选择成为四倍频波f4的谐波分量622.08MHz，并用放大器3放大，所以，获得了高频输出。如果晶体振荡器1的振荡输出没有失真，相对于基频分量的谐波分量电平是低的。因此，不能用SAW滤波器2选择谐波分量。
然而，按照具有上述结构的高频振荡器，只是一个高频信号，例如，只是622.08MHz的信号被输出。因此，如果通信设备需要两个频率如622.08MHz和666.5143MHz的信号，那么，两个高频振荡器，其中每一个都包括晶体振荡器1、SAW滤波器2和放大器3，必须安装在用于每个频率的一组基片上，并必须从振荡器中选择和使用输出信号。因此，在这种情况下，高频振荡器变得较大，导致成本增高，妨碍降低基片组的尺寸。
本发明的频率开关型振荡器包括多个晶体振荡单元、电源开关和SAW滤波器单元。
多个晶体振荡单元分别具有不同基频的振荡输出。
电源开关单元操作多个晶体振荡单元之一。
SAW滤波器单元由形成多个IDT(内部数字变频器)实现的，IDT在同一压电基片上设置不同频率的通频带。上述由电源开关单元操作的晶体振荡单元的振荡输出被输入到SAW滤波器。
本发明另一种结构的频率开关型振荡器包括多个具有不同基频振荡输出的晶体振荡单元，为多个晶体振荡单元分别设置的且通频带不同的多个滤波器单元，选择高频振荡器输出的高频输出频率的输出频率选择单元。
多个滤波器单元是由形成多个IDT构成的SAW滤波器单元，例如，IDT在同一压电基片上设置不同频率的通频带。
输出频率选择单元选择高频输出的频率，该频率是通过把电源加到多个晶体振荡单元之一从高频振荡器输出的。
多个晶体振荡单元失真并输出振荡输出。
本发明的具有另一种结构的频率开关型振荡器包括失真和输出振荡输出的晶体振荡单元，多个具有不同通频带的滤波单元，选择多个滤波器单元之一并输入振荡输出的输入选择单元。
按照本发明，可以选择和输出多个高频信号。因此，通过减小多个滤波器的尺寸而减小器件的尺寸。
图4是本发明第一优选实施例的频率开关型振荡器的电路图；第一优选实施例的频率开关型振荡器包括多个具有不同基频的晶体振荡器。这个振荡器使多个晶体振荡器中的任一个工作，并用SAW滤波器滤除正在工作的晶体振荡器的谐波分量，SAW滤波器由多个IDT形成，IDT在同一压电基片上设置不同频率的通频带。
图4所示的结构选择和输出两个不同高频信号，并包括两个晶体振荡器。在该图中，第一晶体振荡器1a、第二晶体振荡器1b、放大器3、晶体单元4(4a，4b)、振荡放大器(5a和5b)、压变电容元件6(6a和6b)、高频阻塞电阻7(7a和7b)、互补输出驱动器IC 8基本上具有与图1中相同参考标号表示的构成单元的相同功能，因此，在下面简化或省略了相同的解释。
图4所示的频率开关型振荡器包括压控型第一和第二晶体振荡器1a和1b、SAW滤波器10、放大器3、互补输出驱动器IC 8、电源开关单元11。这些单元被安装在电路板(未示出)上，并集中放置在振荡器外壳中。
图4所示的频率开关型振荡器包括两个分别具有不同基频晶体单元4的晶体振荡器1。第一和第二晶体振荡器1a和1b失真振荡输出，如图3所示，并输出相对基频分量增加的谐波分量电平的信号。第一和第二晶体振荡器1a和1b分别具有不同基频。在此，假设第一和第二晶体振荡器1a和1b的振荡频率分别是155.52MHz(之后称为第一振荡频率)和166.628575MHz(之后称为第二振荡频率)。
图4所示的频率开关型振荡器包括电源开关单元11。这个电源开关单元11根据来自选择开关结构(未示出)的选择信号选择并将电压Vcc供给到第一和第二晶体振荡器1a和1b之一。以这种方式，根据选择信号只选择第一和第二晶体振荡器1a和1b之一并操作。结果，防止了第一晶体振荡器1a的振荡放大器5a和第二晶体振荡器1b的振荡放大器5b之间的电双向干扰，避免了串话干扰，所以，进一步减小了相位噪声。
SAW滤波器10具有形成在同一压电基片上的两组IDT的结构，IDT设置了四倍频第一和第二振荡频率的通频带622.08MHz和666.5143MHz。
图5是图4所示SAW滤波器10结构的例子。
这个图所示的SAW滤波器10具有一对两组IDT12(12a和12b)和IDT13(13a和13B)，在图5中，发射机/接收机平行排列在压电基片16上。这对两组IDT 12和13分别形成第一和第二滤波器17和18。第一滤波器17的输入端A和第二滤波器18的输入端B分别连接到第一晶体振荡器1a的输出和第二晶体振荡器1b的输出。此外，第一和第二滤波器17和18的输出连接在一起作为一个输出端C。
在第一和第二滤波器17和18的通频带内的中心频率分别设置到622.08MHz和666.5143MHz，这两个频率是第一振荡频率155.52MHz和第二振荡频率166.628575MHz的四倍频。
图5中的电容器14和电感器15是用于阻抗匹配的电容器和电感器。在压电基片16上形成的第一和第二滤波器17和18被密封在表面安装室内。
图4所示的频率开关型振荡器一旦安装在通信设备的一组基片上，被振荡的频率，就是说，将被电源供电的晶体振荡器1根据选择开关机构输入的开关信号S被选择。例如，如果选择第一振荡频率155.52MHz作为输出频率，那么，由电源开关单元11供电到晶体振荡器1a的振荡放大器5a，基频是第一振荡频率155.52MHz的信号从第一晶体振荡器1a被输出。这个信号通过SAW滤波器10的第一滤波器17，该滤波器连接到第一晶体振荡器1a，滤波器的通频带是622.08MHz，所以，获得了所要求的622.08MHz谐波分量。在这个分量由放大器3放大之后，通过互补输出驱动器IC 8获得了互补输出OUT1和OUT2。
根据这种结构，可以安全地用SAW滤波器10从第一和第二晶体振荡器1a和1b的谐波分量中选择作为输出的的高频622.08MHz或666.5143MHz。
此外，具有不同通频带的第一和第二滤波器17和18形成在同一压电基片16上，密封在一个表面安装室内并共用。因此，与第一和第二滤波器17和18密封在单独室内的SAW滤波器的情况比较减小了安装面积。
此外，在这个频率开关型振荡器的例子中，第一和第二滤波器17和18的输出连接在一起作为SAW滤波器10的一个输出，放大器3和驱动器IC 8被共用。因此，与使用两个高频振荡器分别容纳第一和第二滤波器17和18的情况比较进一步减小了器件的尺寸。
图6是第二优选实施例的频率开关型振荡器的电路图。在这个图中，构成元件基本上与用相同参考标号表示的图1和4所示的构成元件具有相同的功能，下面简化或省略对它们的解释。
图6所示的频率开关型振荡器具有一种结构，其中，图1所示的SAW滤波器2a和2b被分别排列为具有不同基频的第一和第二晶体振荡器1a和1b，SAW滤波器的通频带中心频率是基频分量f1或每个晶体振荡器1输出的谐波分量f2到fn。
类似于图4所示的结构，电源开关单元11根据来自选择开关机构(未示出)的开关信号S选择和供给电压Vcc到第一和第二晶体振荡器1a和1b之一，所以，在这种结构中也可以安全地获得由SAW滤波器2a和2b设置的频率输出信号。此外，SAW滤波器2a和2b的输出连接在一起作为一个输出，并共用放大器3和驱动器IC 8，所以，与使用两个高频振荡器的结构进行比较，减小了器件的尺寸。
图7是第三优选实施例的频率开关型振荡器的电路图。在这个图中，构成元件基本上与用相同参考标号表示的图1和4所示的构成元件具有相同的功能，下面简化或省略对它们的解释。
图7所示的频率开关型振荡器包括一个晶体振荡器1。
通过失真输出，图3所示，这个晶体振荡器提高了频谱中相对于基频分量f1的谐波分量f2到fn的电平。通过在图5所示的同一压电基片上设置中心频率不同的多个滤波器实现SAW滤波器。根据来自选择开关机构(未示出)的开关信号S选择晶体振荡器1的输出，并通过输入选择方框20将晶体振荡器1的输出输入到SAW滤波器10内的输入端A或B。结果，由具有选择输入端的滤波器滤波的频率信号从SAW滤波器10的输出端被输出。这个输出由放大器3放大，所以，通过互补输出驱动器IC 8获得了互补输出OUT1和OUT2。
在图7所示的频率开关型振荡器中，能够被输出的振荡频率根据SAW滤波器内的多个滤波器的通频带的中心频率确定。然而，需要注意，这些中心频率被限制到晶体振荡器1的基频分量f1或谐波分量f2到fn。
同样，根据图7所示结构的频率开关型振荡器，通过从多个振荡频率中选择一个频率可以安全地获得所要求频率的振荡输出。此外，这个结构只需要一个晶体振荡器1，因此，与图4所示的结构进行比较，可以进一步减小器件的尺寸和成本。
按照上述优选实施例，选择两个频率之一，并输出被选择的频率。然而，增加了晶体振荡器1的数量(在第一和第二优选实施例中)或增加了滤波器的数量(在第三优选实施例中)，所以，可以从三个或更多的频率中获得高频输出。
此外，振荡输出被实施为互补输出。然而，它也可以实施为一个输出。选择和输出多个谐波频率之一的高频振荡器属于本发明的技术范围。
按照本发明的频率开关型振荡器，可以选择和输出多个频率的任一个频率并可以减小器件的尺寸。
权利要求
1.一种频率开关型的高频振荡器，包括多个晶体振荡单元，其振荡输出的基频是不同的；电源开关单元，其操作多个晶体振荡单元之一；声表面波滤波器单元，它是由在同一压电基片上设置不同频率通频带的多个叉指型的变换器构成，由电源开关单元操作的晶体振荡单元的振荡输出被输入到声表面波滤波器。
2.一种频率开关型高频振荡器，包括多个具有不同基频振荡输出的晶体振荡单元；为多个晶体振荡单元分别设置的多个滤波器单元，多个滤波器单元的通频带是不同的；选择高频振荡器输出的高频输出频率的输出频率选择单元。
3.按权利要求2所述的频率开关型高频振荡器，其特征在于所述多个滤波器单元形成在同一压电基片上。
4.按权利要求3所述的频率开关型高频振荡器，其特征在于所述多个滤波器单元是声表面波滤波器，该声表面波滤波器由在同一压电基片上设置不同通频带的多个叉指型的变换器构成。
5.按权利要求2所述的频率开关型高频振荡器，其特征在于所述输出频率选择单元选择高频输出的频率，该高频输出是通过把电源加到所述多个晶体振荡单元之一从高频振荡器输出的。
6.按权利要求2所述的频率开关型高频振荡器，其特征在于所述多个晶体振荡单元失真并输出振荡输出。
7.一种频率开关型高频振荡器，包括失真和输出振荡输出的晶体振荡单元；多个滤波器单元，滤波器单元的通频带分别不同；选择所述多个滤波单元之一并输入振荡输出的输入选择单元。
8.按权利要求7所述的频率开关型高频振荡器，其特征在于所述多个滤波器单元形成在同一压电基片上。
9.按权利要求8所述的频率开关型高频振荡器，其特征在于所述多个滤波器单元是声表面波滤波器，该声表面波滤波器由在同一压电基片上设置不同通频带的多个叉指型的变换器构成。
10.一种高频振荡方法，包括选择多个晶体振荡单元的振荡输出之一，各个晶体振荡单元的振荡输出的基频是不同的；把选择的振荡输出输入到滤波器。
11.一种高频振荡方法，包括失真和输出振荡输出；选择多个滤波器单元之一，并输入振荡输出，多个滤波器单元的通频带分别是不同的。
全文摘要
本发明的频率开关型振荡器可以选择和输出多个高频之一,并能够减小器件的尺寸。频率开关型振荡器操作具有不同基频的多个晶体振荡器之一,并利用由在同一压电基片上设置不同频率的通频带的多个交叉指型的变换器(IDT)构成的声表面波滤波器单元,或利用为每个频率安排的滤波器,或选择滤波从一个晶体振荡器输出的信号的滤波器,滤波晶体振荡器输出的信号。
文档编号H03B5/32GK1384600SQ0211906
公开日2002年12月11日 申请日期2002年5月8日 优先权日2001年5月8日
发明者追田武雄 申请人:日本电波工业株式会社