专利名称：多频带本地振荡器频率发生电路的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种半导体集成电路(IC)器件，特别是，本发明涉及一种用在例如在无线局域网络内工作的通信装置的发射机或接收机中的本地振荡器(LO)频率发生电路。本发明特别涉及需要多频带本地振荡器如IEEE802.11g无线装置的组合装置。本发明的其它应用包括需要在无线或地球媒介上在各种频带下工作的发射机或接收机。
背景技术：
具有本地频率振荡器的装置已经在很多领域中应用，从蜂窝电话到电视调谐器并到执行各种标准化协议例如IEEE802.15、IEEE802.11a/b、HiperLAN2或Zigbee等的无线局域网络(WLAN)或无线个人区域网络。无线装置通过它的接收机经天线接收无线电信号。无线电信号与由LO频率发生电路产生的LO频率信号混合，用于进一步处理而产生基带信号。接收机通常能在多频带中接收无线电信号。目前，有几种方式来实现用于产生频率信号的LP频带切换，以便产生多频带。
通常，简单的实施方式包括几个压控振荡器(VCO)和多路复用器，其中一个压控振荡器用于要产生的所希望的每个频率。多路复用器允许从所希望的频率中选择给定频率。这种技术的主要缺陷是转换时间长和需要的硅面积大。
另一种方案是只使用一个VCO与电容器组相结合。然后通过在电容器组中的被选电容器当中进行切换而产生想要的频率。
另一种已知的技术是使用一个VCO并跟随具有除数N的分频器。通过打开或关断分频器，可以产生VCO频率的整数子谐波的频率。这种技术的限制是它只为小整数工作而不能产生非整数带频比。此外，通常需要高频VCO。
因此，需要一种具有优异性能的改进的LO频率发生电路。
发明内容
本发明的目的是提供一种多频带本地振荡器装置，它具有产生各种频带的唯一的振荡器。
本发明的另一目的是提供一种本地振荡器发生电路，与目前已有的装置相比，可以提供用于选择压控振荡器的频率范围的更大灵活性。
为此，本发明的LO频率发生电路由输入频率信号产生输出LO频率信号。该电路包括开关电路，该开关电路包括一个开关和多个滤波器。开关电路构成为通过滤波器之一过滤输出LO频率信号，从而产生滤波频率信号。分频器构成为将被滤波的频率信号的频率乘以预置比，用于产生二次输出频率信号。输出LO频率信号在混频器产生，该混频器将输入频率信号和二次输出频率信号相混合。
本发明的电路通过切换到开关电路的合适的滤波器而能够产生希望频率的输出信号。因此，通过设置输入频率信号的合适频率以及用于滤波器和分频器的合适特性，可以产生所希望的输出频率信号。然后可以在输入频率信号的频带基础上获得所希望的频带。输入频率信号可以从本地压控振荡器(VCO)获得。开关电路和分频器的特性可以在VCO的振荡频率和要实现的输出频率信号的所希望频率基础上确定。对于开关电路的每个滤波器，可以产生给定输出LO频率。
在一个实施例中，开关电路允许在低通滤波器和高通滤波器之间切换，并由此本发明能够获得两个频率和相应的两个频带。因此本发明的优点是能使用单个压控振荡器产生不同频带。本发明的另一优点是能产生在VCO的输入频率之上和之下的频带。因此，本发明在选择VCO工作的频带上具有更大的灵活性。因此可以选择频率以便优化相位噪声和调谐范围，因而，可以使VCO的频带更小，从而减小产生的相位噪声。
在本发明的另一实施例中，通过插入本发明的电路来代替分频器，本发明的电路通可以用于产生其它频率。因此这种电路包括两个开关电路，并且在一个实施例中，开关电路能够在高通滤波器和低通滤波器之间切换，可以由滤波器的四个可能组合产生四种频率，如下所示。在另一实施例中，输出LO频率信号可以由本发明的电路的级联产生。
通过参照下面结合附图的详细说明和所附权利要求书使其它目的和本发明的全面理解一起更明了。
下面参照附图通过举例进一步详细地介绍本发明，其中图1表示典型常规I/O电路；图2表示根据本发明一个实施例的I/O电路；图3表示根据本发明一个实施例的检测电路的示意图；和图4表示根据本发明一个实施例的电压参考电路的示意图。
在所有附图中相同的参考标记表示相同或相应的结构或功能。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明一个实施例的用在无线装置中的接收机10的功能方框图。接收机10经天线12接收无线电信号。无线电信号被低噪声放大器(LNA)14放大。接收机10包括压控振荡器(VCO)22，它产生频率信号Fin，该频率信号Fin输入到开关分配器单元20。单元20产生本地振荡器(LO)频率信号Fout，该频率信号Fout在不同的频带中用于经混频器24与来自LNA14的被放大的频率信号混合。混合后的频率信号被低通滤波器26滤波，给可变增益放大器(VGA)32提供滤波的信号，用于产生基带信号。
图2示出了根据本发明第一实施例的开关分配器单元20的功能方框图。单元20包括混频器34、开关电路36和分频器40。输入频率信号Fin从VCO22提供给开关分配器单元20，从而产生输出频率信号Fout。输出频率信号Fout经开关电路36和分频器40反馈并通过混频器34使其与输入频率信号Fin混合。开关电路36包括只允许被选频率与Fin混合的多个频率滤波器，这将在下面详细描述。分频器40还将在开关电路36中选择的频率以预置分割比分割。在本分明的另一实施例中，在开关电路36之前放置分频器40，以便输出频率信号Fout首先通过分频器40用于进行分频，然后经过开关电路36的被选的一个滤波器被滤波。这种装置需要具有比图2中所示的实施例的滤波器更陡峭的特性的频率滤波器，这是因为输入到滤波器中的频率可能被压缩在较小的频带中。
图3示出了根据本发明第二实施例的开关分配器单元30中的开关电路36的实施。开关电路36包括高通滤波器42、低通滤波器44和开关46。开关46允许在高通滤波器42和低通滤波器44之间进行选择。如果选择高通滤波器42，则Fout表示为Fout＝(N/(N-1))*Fin。另一方面，如果选择低通滤波器44，则Fout＝(N/(N+1))*Fin。作为例子，在执行IEEE802.11a/b协议标准的无线装置中，N＝3和VCO频率Fin＝3.5GHz，则产生选择高通滤波器时Fout＝5.25GHz，选择低通滤波器时Fout＝2.625GHz。
图4示出了根据本发明第三实施例的开关分配器单元50。本实施例与图3中的相同，除了增加第二混频器54和将分频器40的除数N设置为偶数之外。本实施例利用了具有偶数比的分频器40的本征特性产生同相输出I1和I2(I1偏移180度)和两个90度相移输出Q1和Q2(Q1偏移180度)。实际上，具有偶数比的分频器可以用于产生给定信号和偏移90度和270度的其偏移形式。因此当分频器40提供输出信号时，它还提供90度、180度和270度的偏移形式。
图5示出了根据本发明第四实施例的开关分配器单元60。本实施例也与图3中的情况相同，但是包括开关电路36的不同实施。在图5中，除了高通滤波器42、低通滤波器46和开关46之外，开关电路36还包括带通滤波器62和陷波滤波器64，开关46允许在四个滤波器之间进行选择。陷波滤波器64根据其设置可以工作为高频或低频。切换开关46可以选择作为高通或低通滤波器工作的滤波器62、64、42或44之一。因此，输出频率信号Fout可以通过低通滤波器或高通滤波器，这取决于所希望的频率。如果被选择的滤波器42、62或64作为高通滤波器工作，则输出频率信号Fout可以表示为Fout＝(N/(N-1))*Fin。如果被选择的滤波器作为低通滤波器工作，则输出频率信号可以表示为Fout＝(N/(N+1))*Fin。
在上述实施例中，分频器40的除数N可以是整数或分数。此外，分频器40可以用上述开关分配器单元代替，如图6所示，由此产生分频器40的级联装置。
图6示出了根据本发明第五实施例的开关分配器单元70。本实施例与图2中的情况相同，但是分频器40用另一个开关分配器单元40’代替。单元40’中的分频器40还可以用另一个开关分配器单元等代替。在工作时，可以产生和选择2k频带，k是使用的开关分配器单元的数量。因此，通过使用2个开关分配器单元，可以产生4个频带；通过使用3个开关分配器单元，可以产生8个频带，等等。Fout的频带从Fin的频带直接获得，而Fin的频带是产生Fin的VCO的频带。本实施例允许使用具有较小频带的VCO，因为本发明能产生用于Fout的更大频带。因此，可以选择VCO的频带，从而使相位噪声最小。
前面已经结合具体实施例介绍了本发明，显然鉴于上述说明，本领域技术人员可以做出很多替换形式、修改和改变。因而，本发明趋于包括落入所附权利要求书的精神和范围内的所有这些替换形式、修改和改变。
权利要求
1.一种从输入频率信号产生输出LO频率信号的本地振荡器(LO)电路，包括开关电路，该开关电路包括一个开关和多个滤波器，开关电路构成为通过滤波器之一对输出LO频率信号进行滤波，从而产生滤波频率信号；分频器，它构成为将滤波频率信号的频率乘以预置比，用于产生二次输出频率信号；和混频器，它构成为将输入频率信号和二次输出频率信号相混合以产生输出LO频率信号。
2.权利要求1的电路，其中开关电路包括用于产生滤波频率信号的滤波器，该滤波器是低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器或陷波滤波器之一。
3.权利要求1的电路，还包括用于产生输入频率信号的压控振荡器。
4.权利要求1的电路，其中输入频率信号具有基本上等于3.5GHz的频率。权利要求1的电路，其中分频器包括用于从滤波频率信号产生二次输出频率信号的二次本地振荡器(LO)电路，该二次电路包括二次开关电路，而二次开关电路包括一个二次开关和多个二次滤波器，二次开关电路构成为通过二次滤波器之一对二次输出LO频率信号进行滤波以产生二次滤波频率信号；二次分频器，它构成为将二次滤波频率信号的频率乘以第二预置比；和二次混频器，它构成为将滤波频率信号与二次分频器的输出相混合，以便产生二次输出频率信号。
5.一种装置，包括从输入频率信号产生输出LO频率信号的本地振荡器(LO)电路，该电路包括开关电路，该开关电路包括一个开关和多个滤波器，开关电路构成为通过滤波器之一对输出LO频率信号进行滤波，从而产生滤波频率信号；分频器，它构成为将滤波频率信号的频率乘以预置比，用于产生二次输出频率信号；和混频器，它构成为将输入频率信号和二次输出频率信号相混合，以便产生输出LO频率信号。
6.权利要求5的装置，其中该装置包括在IEEE802.11标准的补充基础上工作的发射机。
7.权利要求5的装置，其中该装置包括在IEEE802.11a、IEEE802.11b、或IEEE802.11g标准基础上工作的接收机。
8.权利要求5的装置，其中该装置还包括用于通过无线局域网络接收数据信号的天线；和混频装置，用于将接收到的数据信号与输出LO频率信号相混合。
9.权利要求5的装置，其中该装置还包括用于发送射频数据信号的天线；和混频装置，用于将基带数据信号与输出LO频率信号相混合，以便产生射频数据信号。
10.一种通信系统，包括用于通过无线介质进行通信的接入点和至少一个移动站，接入点或移动站之一包括从输入频率信号产生输出LO频率信号的本地振荡器(LO)电路，该振荡器电路包括开关电路，该开关电路包括一个开关和多个滤波器，开关电路构成为通过滤波器之一对输出LO频率信号进行滤波，从而产生滤波频率信号；分频器，它构成为将滤波频率信号的频率乘以预置比，用于产生二次输出频率信号；和混频器，它构成为将输入频率信号和二次输出频率信号相混合以产生输出LO频率信号。
全文摘要
用于产生所希望频率的输出振荡器信号的多频带本地振荡器用提供输入振荡器信号的单个压控振荡器(22)和开关分配器单元(20)来实施。输出信号通过用于频带切换的一组滤波器(26)的被选择一个并经过分频器(40)，然后与压控振荡器(22)的输入振荡器信号相混合。
文档编号H03B21/02GK1723608SQ03820287
公开日2006年1月18日 申请日期2003年8月22日 优先权日2002年8月27日
发明者W·S·哈恩, E·里欧 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司