专利名称：：频率合成器及频率合成方法
技术领域：
：本发明是有关于频率合成器(FrequencySynthesizer)，且特别有关于一种多频带正交步贞分多工(Multi-BandOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing;MB-OFDM)超宽频(UltraWideband;冊B)系统的频率合成器。
背景技术：
：多频带正交频分多工超宽频系统(以下简称为MB-OFDMUWB系统)是将3.1至10.6G赫兹的频带区分成十个频宽为528M赫兹的次频带。图1是显示MB-OFDMUWB系统的频带图。如图所示，频带的中心频率由左至右(以下称为第一至第十四频率fl至fl4)是3432M赫兹、3960M赫兹、4488M赫兹、5016M赫兹、5544M赫兹、6072M赫兹、6600M赫兹、7128M赫兹、7656M赫兹、8184M赫兹、8712M赫兹、9240M赫兹、9768M赫兹、10296M赫兹，任两相邻的该等频率相隔有基本间隔频率fdm(528M赫兹)。根据MB-OFDMUWB系统的需求，产生此十四个频带的频率合成器必须具有高的频带切换速度，切换时间必须低于9.5ns。已有数个超宽频频率合成器揭露以产生38G赫兹的频带，当中具有代表性的为已知技术[l]:J.Lee,andD.W.Chiu,"A7-Band3-8GHzfrequencysynthesizerwithInsband-switchingtimein0.18umCMOStechnology,"ISSCCDigofTech.Papers,pp.204-205,Feb.2005、已知技术[2]:C.C.Lin，andC.KWang,"Aregenerativesemi-dynamicfrequencydividerformode-lMB-OFDMUWBhoppingcarriergeneration,"ISSCCDigofTech.Papers,pp.206-207,Feb.2005、已知^支术[3]:A.Ismai1,andA.Abidi,"A3.1to8.2GHzdirectconversionreceiverforMB-OFDMUWBcommimications，，，ISSCCDigofTech-Papers,pp.206-207,Feb.2005，以及已知技术[4]:D.Leenaertsetal.，"ASiGeBiCMOSInsfrequencyhoppingfrequencysynthesizerforUWBradio,"ISSCCDigofTech.Papers,pp.202-203,Feb.2005。然而，当中没有任何一个频率合成器能够产生MB-OFDMUWB系统中全部的十四个次频带。这是因为要涵盖如此宽广的频带，往往需要相当多的锁相回路及混频器。这不仅导致芯片面积过大，功率耗损过高，还产生边频(spur)能量过高与切换时间难低于9.5ns的问题。高速率无线传输势必是未来通讯发展的目标，加上超宽频装置具有通讯以外的功能。因此，一种能尽量涵盖MB-OFDMUWB系统内第一至第十四频率、频率切换快速、边频能量不要过高的MB-OFDMUWB频率合成器是有所必要。
发明内容本发明是提供一种频率合成方法，用以产生MB-OFDMUWB系统的十四个频率，以及一种应用此频率合成方法的频率合成器。本发明的频率合成器不仅只包括两个锁相回路及三个混频器，并且具有边频能量低，功率耗损低，切换速率快的优点。本发明是提供一种频率合成方法，用以产生MB-OFDMUWB系统的多个频率，该等频率由低至高包含第一至第十四频率，任两相邻的该等频率相隔有基本间隔频率，该方法包括将该等频率分成第一至第五频率组，其中该第一至第五频率组分别包含该第一至第三频率、该第四至第六频率、该第七至第九频率，以及该第十三至十四频率，继而产生该第一频率组，继而对该第一频率组执行混频程序以产生该第二、三及五频率组，以及最后对该第五频率组执行混频程序以产生该第四频率组。本发明是提供一种频率合成方法，用以产生MB-OFDMUWB系统的多个频率，该等频率由低至高包含第一至第十四频率，任两相邻的该等频率相隔有基本间隔频率，该方法包括产生由低至高的第一至第三间隔频率，其中该第一至第三间隔频率为该基本间隔频率的整数倍，并选择当中之一为间隔输出频率，产生该第一至第三频率当中之一为第一输出频率，将该第一输出频率与该间隔输出频率进行混频处理，用以产生第二输出频率，其中该第二输出频率为该第四至第九频率、该第十三至十四频率以及第十五频率当中之一，以及将该第二输出频率与该第一间隔输出频率进行混频处理而产生第三输出频率，其中该第三输出频率为该第十至十二频率当中之一。本发明是提供一种频率合成器，用以产生MB-OFDMUWB系统的多个频率，该等频率由低至高包含第一至第十四频率，任两相邻的该等频率相隔有基本间隔频率。该频率合成器包括锁相回路、间隔频率产生器，以及第一至第三混频器。该锁相回路产生初始信号，其中该初始信号的频率是等于该第二频率。该间隔频率产生器，产生频率由低至高的第一至第三间隔信号，其中该第一至第三间隔信号的频率是等于该基本间隔频率的整数倍，以及第四间隔频率，其中该第四间隔信号的频率等于该基本间隔频率，并且选择性地输出该第一至第三间隔信号当中之一为间隔输出信号。该第一混频器将该初始信号及该第四间隔信号进行选择性的混频处理，而产生第一输出信号，其中第一输出信号的频率为该第一至第三频率当中之一。该第二混频器将该第一输出信号与该间隔输出信号进行混频处理，而产生第二输出信号，其中该第二输出信号的频率为该第四至第九频率、该第十三及第十四频率，以及第十五频率当中之一。该第三混频器将该第二输出信号以及该第一间隔信号进行混频处理，而产生第三输出信号，其中该第三输出信号的频率等于该第十至第十二频率当中之一。图1是显示MB-OFDMUWB系统的频带图。图2A及2B是分别显示及本发明的频率产生计划示意图以及本发明所提供的产生多频带正交频分多工超宽频的第一至第十四频率的方法的流程图的一实施例；图2C是显示图2B所示流程图的一较佳实施例；图3是显示本发明所提出的应用图3所示方法的频率合成器的结构方块图的一实施例；图4是显示本发明所提供图3的间隔频率产生器的结构方块图的一实施例；图5是显示于此较佳实施例内，本发明所提供的压控振荡器的电路结构图的一实施例；图6是显示本发明所提供的四相位除三电路的电路结构图的一实施例；图7是显示在应用图6的实施例中，当第一输出频率选择为为第三频率(4488M赫兹)时，第一输出信号的能量与频率的关系图；图8A及8B是显示图3的第一混频器的电路结构图的一实施例；图9是显示本发明所提供的图3的第二混频器的电路结构图的一实施例；图IOA、IOB及IOC是显示当第二输出频率属于第五频率组、第三频率组、以及第二频率组时，图9的两个电感电容共振腔分别具有的频率响应示意图；以及图ll是显示在应用图9的第二混频器的实施例中，当第一输出频率选择为第八频率时，第一输出信号的能量与频率的关系图。主要元件标号说明]<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>具体实施方式图2A是显示本发明所提供的频率产生计划示意图，以及图2B是显示本发明所提供的产生MB-OFDMUWB系统的第一至第十四频率的方法的流程图。现参见图2A,图中由左自右是分别绘示出第一至第十四频率fl至fl4，分别表示多频带正交频分多工超宽频所需产生的3432M、3960M、44讓、…9768M、10296M赫兹，并且任两相邻的该等频率相隔有基本间隔频率fdm(528M赫兹)。此外，图中还多了第十五频率f15,其为10824M赫兹,亦与第14频率(10296M赫兹)间隔为基本间隔频率fdm(528M赫兹)。现参见图2B,并仍同时参考图2A以增进理解。首先进行步骤200。于步骤200中，该第一至第十四频率fl至fl4由低至高，每三个频率被归类成一组，总共归类成第一至第五频率组Groupl至Group5。继而进行步骤202。于步骤202中，将该第一频率组Gro卯l产生出来。在一较佳实施例中，首先产生第二频率f2(3960M赫兹)以及第四间隔频率fd4(528M赫兹)，继而将该第二频率与该第四间隔频率进行混频处理而产生该第一频率组。接下来进行步骤204。步骤204是将第一频率组冲丸行混频程序，用以将该第二、三及五频率组Gro卯2、Gro卯3及Gro叩5产生出来。在一实施例中，首先产生频率由低至高且皆为基本间隔整数倍的第一至第三间隔频率fdl至fd3,继而将该第一频率组Groupl与该第一至第三间隔频率fdl至fd3进行混频处理以产生该第二、三及五频率组Groupl、Gro叩2及Group5。接下来，进行步骤206,根据该第五频率组Group5,并执行混频程序以产生该第四频率组Gro叩4。在一实施例中，首先产生第一间隔频率fdl,继而将该第五频率组Gro叩5与该第一间隔频率fdl进行混频处理以产生该第四频率组Group4。图2C是显示图2B所示流程图的一较佳实施例。现参见图2C，并仍同时参考图2A及2B以增进理解。步骤212是产生由低至高并且频率皆为基本间隔频率fdm整数倍的第一至第三间隔频率fdl至fd3，并且选择当中之一为间隔输出频率fdo。在此步骤中，第四间隔频率fd4，其等于基本间隔频率(528M赫兹)，亦产生出来。在一实施例中，第一至第三间隔频率fdl至fd3分别为基本间隔频率fdm的三倍、六倍、以及十二倍，即分别为1584M赫兹、3168M赫兹，以及6336M赫兹。在步骤212的一实施例中，第二及第三间隔频率f^及fd3(3168M赫兹及6336M赫兹)首先被产生出来，譬如是使用锁相回路，该锁相回路包含相位频率^r测器、八相位压控振荡器、以及第一至第三除法器。首先使用该相位频率检测器接收参考频率fr(譬如是66M赫兹)以及锁相输入频率fp，再使用该八相位压控振荡器来产生四相位的第二间隔频率fd2及四相位的第三间隔频率fd3。接下来，将该第二间隔频率fd2除以第一整数(譬如是"以产生该第一间隔频率fdl,将该第一间隔频率fdl除以第二整数(譬如是3)以产生该第四间隔频率fd4，以及将该第四间隔频率fd4除以第三整数(譬如是8)以产生该锁相输入频率fp。步骤214是对应至图2B的步骤202。于步骤214中，第一频率组Groupl(第一至第三频率fl至f3)当中之一被产生为第一输出频率fol。首先，第二频率f2(3960)被产生出来，继而该第二频率f2与步骤212所产生的该第四间隔频率fd4被进行选择性的混频处理，用以将第二频率f2减去该第四间隔频率而产生第一频率f1(3432赫兹)为第一输出频率fol,或将第二频率加上该第四间隔频率而产生第三频率f3(4488赫兹)为第一输出频率fol，或仍产生该第二频率f2为第一输出频率fol。此选择性的混频处理可使用混频器来达成，较佳上为单边频混频器。接下来进行步骤216。于步骤216中，步骤214所产生的第一输出频率fol以及步骤212所产生的间隔输出频率fdo被施行混频处理，用以产生第二输出频率fo2-第一输出频率fol+间隔输出频率fdo。此混频处理可使用混频器来达成，较佳上为单边频混频器。当(fol,fdo)被选择为(fl,fdl)、(f2，fdl)、(f3，fdl)、(fl,fd2)、(f2，fd2)、(f3,fd2)、(fl，fd3)、(f2，fd3),以及(f3,fd3)时，第二输出频率fdo2分别为图2A中的第四频率f4、第五频率f5、第六频率f6、第七频率f7、第八频率f8、第九频率f9、第十三频率f13、第十四频率f14以及第十五频率f15。摘要来说，当步骤212所产生的间隔输出频率fdo选择为第一间隔频率fdl(1584M赫兹)时，则第二输出频率fo2可选择为第二频率组Gro叩2的组成频率，即f4、f5、f6当中之一；当步骤212所产生的间隔输出频率fdo选择为第二间隔频率fd2(3168赫兹)时，则第二输出频率fo2可选择为第三频率组Gro叩3的组成频率，即H、f8、f9当中之一；当步骤212所产生的间隔输出频率fdo选择为第三间隔频率fd3(6336赫兹)时，则第二输出频率fo2可选择为第五频率组Gro叩5的组成频率，即fl3、f14、fl5当中之一。换言之，步骤216是对应至图M的步骤204,用来产生图2A所示的第二、第三以及第五频率组Group2、Group3、Group5。于步骤218中，当第二输出频率fo2选择为属于第五频率组GroupS时，步骤216所产生的第二输出频率fo2以及步骤202所产生的第一间隔输出频率fdl(1584赫兹)是接受混频处理，用以产生第三输出频率fo3-(第二输出频率fo2-第一间隔频率fdl)。此混频处理可使用混频器来达成，较佳上为单边频混频器。因此当第二输出频率fdo2选择为图2A中的f13、fl4以及fl5时，第三输出频率fo3分别为f10、fll以及fl2。换言之，步骤218是对应于图2B的步骤206,用来产生图2A所示的第四频率组Gro叩4。最后，进行步骤220。于步骤220中，第一至第三输出频率fol至fo3当中之一被选择为最终输出频率ff,因此最终输出频率ff是选取为第一至第十四频率fl至f14当中之一。须注意，由于第十五频率H5并非落于多频带正交频分多工超宽频的频带范围内，因此即使第二输出频率fo2选择为第十五频率f15，第二输出频率fo2于此步骤内被选择为最终输出频率ff的情况不会发生。图3是显示本发明所提出的应用图2B及2C所示方法的频率合成器300的结构方块图的一实施例。如图所示，频率合成器300包括间隔频率产生器302、锁相回路304、第一混频器306、第二混频器308、第三混频器310、以及多工器312。间隔频率产生器302,用以产生第一至第四间隔同相信号fdl-1至fd4-1,以及频率与前者相等而相位相差90。的第一至第四间隔正交信号fdl-Q至fd4-Q。以下将第一至第四间隔同相信号fdl-I至fcH-1以及第一至笫四间隔正交信号fdl-Q至fd4-Q统称为第一至第四间隔信号fdl-1,Q至fd4-1,Q(图中未显示第二及第三间隔信号fd2-1，Q及fd3-I，Q)。间隔频率产生器302并且选择性地输出该第一至第三间隔信号fdl-I,Q至fd3-I,Q当中之一为间隔输出信号fdo-I,Q(以下称其频率为间隔输出频率fdo)至第二混频器308。该第一至第三间隔信号fdl-I，Q至fd3-I,Q的频率是由低至高递增，并皆等于该基本间隔频率fdm的整数倍，而该第四间隔信号fd4-I,Q的频率等于该基本间隔频率fdm。于一实施例中，第一至第三间隔信号fdl-I,Q至fd3-I,Q的频率分别为图2A所示的第一至第三间隔频率fdl至fd3,即分别为1584M赫兹、3168M赫兹、以及6336M赫兹。对应至图2C,间隔频率产生器302执行步骤212。锁相回路304,用以产生初始同相信号f0-1及初始正交信号fO-Q(以下统称为初始信号f0-I，Q),两者频率皆为图3中所示的第二频率f2(3960赫兹)而相位相差90°。第一混频器306，将锁相回路304所产生的初始信号fO-I,Q(频率为第二频率f2=3960赫兹)与间隔频率产生器304所产生的第四间隔信号fcH-1，Q(第四间隔频率fd4=528M赫兹)进行选择性的混频处理，用以产生频率相等而相位相差90。的第一输出同相信号fol-1及第一输出正交信号fol-Q(以下统称为第一输出信号fol-I，Q)。第一输出信号fol-I，Q的频率(以下称为第一输出频率fol)可根据所选择的不同混频处理而为图2A的第一频率fl(-第二频率f2-第四间隔频率fd4,即3960M-584M-3432M赫兹)，或是第三频率『3(=第二频率f2+第四间隔频率fd4,即396幅+584M=4488M赫兹)的第三信号f3-I，Q,或仍等于初始信号fO-I，Q的频率(-第二频率f2,即3960M赫兹)。对应至图2C,锁相回路304及第一混频器306执行步骤214。第二混频器308，将自该第一混频器306所接收的该第一输出信号fol-I,Q以及自该间隔频率产生器302所接收的该间隔输出信号fdo-I,Q进行混频处理，继而产生频率相等而相位相差90。的第二输出同相信号fo2-I及第二输出正交信号fo2-Q(以下统称为第二输出信号fo2-I,Q)。此混频处理所产生的第二输出信号fo2-I，Q的频率(以下称为第二输出频率fo2)是等于第一输出频率fol+间隔输出频率fdo。如此一来，当(fol，fdo)为(fl,fdl)、(n,fdl)、(n,fdl)、(fl，fd2)、(f2,fd2)、(f3，fd2)、(fl，fd3)、(f2，fd3)，以及(f3,fd3)时，第二输出频率fo2分别为图2A中的f4、f5、f6、f7、f8、f9、f13、fl4以及fl5。亦即，当间隔频率产生器302输出的间隔输出信号fdo-I，Q为第一间隔信号fdl-I，Q(即间隔输出频率fdc^第一间隔频率fd2-1584M赫兹)时，则第二输出频率fo2是属于第二频率组Group2,即f4、f5、f6当中之一；当间隔频率产生器302输出的间隔输出信号fdo-I,Q为第二间隔信号fd2-I，Q(即间隔输出频率fdo-第二间隔频率fd2=3168M赫兹)时，则第二输出频率fo2是属于第三频率组Group3，即f7、f8、f9当中之一；当间隔频率产生器302输出的间隔输出信号fdo-I，Q为第三间隔信号fd3-I，Q(即间隔输出频率fdo-第三间隔频率-6336M赫兹)时，则第二输出频率fo2是属于第五频率组Gro卯5，即f13、f14、f15当中之一。对应至图2C，第二混频器308执行步骤216。第三混频器310,当间隔频率产生器302输出为第三间隔信号fd3-I，Q(频率为6336赫兹)从而使得第二输出信号fo2-1,Q的频率fo2属于第五频率组Group5时，将该第二输出信号fo2-I，Q以及该第一间隔信号fd1-I，Q(频率为1584M赫兹)进行混频处理，继而产生频率相等而相位相差90。的第三输出同相信号fo3-I及第三输出正交信号fo3-Q(以下统称为第二输出信号fo3-I,Q)。此混频处理所产生的第三输出信号fo3-I,Q的频率(以下称为第三输出频率fo3)是等于第二输出频率fo2-第一间隔频率fdl。如此一来，当第二输出频率fo2为图2A中的第十三频率f13、第十四频率fl4、以及第十五频率fl5时，第三输出频率fo3即分别等于第十频率f10、第十一频率fll以及第十二频率f12。对应至图2C,第三混频器310执行步骤218。多工器312接收该第一、第二及第三输出信号fol-I,Q、fo2-I，Q及fo3-I，Q,并选择性地输出当中之一为最终输出信号ff-1，Q(频率为最终输出频率ff),因此最终输出频率ff即选择为第一至第十四频率fl至f14当中之一。须注意，由于第十五频率f15没有落于多频带正交频分多工超宽频的频带范围内，因此即使第二输出频率fo2选择为第十五频率f15，多工器312选择第二输出信号fo2-I，Q为最终输出信号ff-I，Q的情况不会发生。对应至图2C,多工器312执行步骤220。须注意，第一、第二至第三混频器306、308及310是四相位混频器。因此，图中所示的初始信号fO-I，Q、第一至第三输出信号fol-I，Q至fo3-I，Q，第一至第四间隔信号fdl-I，Q至fd4-I，Q，以及间隔输出信号fdo-I,Q,实际上皆为四相位信号。同相信号系包括正相及反相信号、正交信号亦包括正相及反相信号。举例而言，第二同相信号f2-1包括正相信号f2-I(+)以及反相信号f2-1(-),而第二正交信号f2-Q亦包括同相信号f2-Q(+)以及反相信号f2-Q(-)。此外，亦须注意，为了方便说明，以下的图4及6所示的电路结构图，皆以单端呈现，实际上是双端结构。本领域技术人员当能由此图轻易推得该双端结构。图4是显示本发明所提供图3的间隔频率产生器302的结构方块图的一实施例。如图所示间隔频率产生器302包括锁相回路410、以及多工器模块450。该锁相回路410包括串接的相位频率检测器411、电荷泵412、低通滤波器414、以及压控振荡器416、以及第一至第三除法器420、430及440。相位频率检测器411接收频率(譬如是66M赫兹)的参考信号Sfr,其具有参考频率fr,以及锁相输入信号Sfp，其具有锁相输入频率fp。压控振荡器416用以产生该第二及第三间隔信号fd2-1，Q及fd3-1，Q。第一除法器420将锁相回路410所输出的第二间隔频率fd2除以第一整数N1(在此实施例为2)，用以产生频率为fd2/Nl的第一间隔信号fdl-I，Q。第二除法器430将第一除法器420所输出的第一间隔频率fdl除以第二整数N2(在此实施例为3),用以产生频率为fdl/N2的该第四间隔信号fd4-I,Q。第三除法器440,将第二除法器430所输出的第四间隔频率fd4除以第三整数N3(譬如是8),用以产生频率为fdVN3的锁相输入信号Sfp。多工器模块450接收该第一至第三间隔信号fdl至fd3,并且选择性地输出当中之一为该间隔输出信号fdo-I，Q。该多工器模块450，举例而言，包括两个二对一多工器452及454。图5是显示本发明所提供的压控振荡器416的电路结构图的一实施例。如杲利用传统的方式将压控振荡器416直接操作在6336M赫兹，之后再除以2以产生3168M赫兹，将会耗费相当大的电路面积以及功率。为了避免此问题产生，在此图所示的实施例内，是将压控振荡器416的振荡频率减半，再从其共模点拉出两倍频率的信号。如图所示，压控振荡器416包括四个串接的第一至第四差动延迟单元(DifferentialDelayCel1)510、520、530及540，分别具有正相及反相输入端501至504及505至508，正相及反相输出端511至514及515至518,以及共模点C0M1至COM4。正相输出端511至514所输出信号的相位分别为180。、225°、270°以及315°,而反相输出端515至518所输出信号的相位分别为0°、45°、90°以及135°。低通滤波器414产生直流电压控制此压控振荡器416。由于压控振荡器416能提供八相位信号，因此共模点C0M1-C0M4能直接产生两倍频(6336M赫兹)的四相位信号，即共模点C0M1-COM4分别产生频率为6336M赫兹而相位分别为0°、90。、180。以及270。的信号，其分别作为第三间隔同相信号fd3-1的正相信号fd3-I(+)、第三间隔正交信号fd3-Q的正相信号fd3-Q(+)、第三间隔同相信号fd3-1的反相信号fd3-1(-)，以及第三间隔正交信号fd3-Q的反相信号fd3-Q(-)。第一至第四差动延迟单元510、520、530及540的内部结构是本领域技术人员所熟知，为简明起见，在此不多做说明。在一实施例中，锁相回路304内的压控振荡器(未以图示显示)亦可使用图5所示的电路结构来达成，差别仅在于第二差动延迟单元502的正相及反相输入端512及516是输入频率为初始频率f0的二分之一(1980M赫兹)的输入信号的正相及反相信号，而共模点C0M1-COM4将分别改产生频率为3960M赫兹的初始同相信号f0-1的正相信号fO-I(+)、初始正交信号的正相信号fO-Q(+)、初始正相信号fO-1的反相信号fO-I(-)、以及初始正交信号f0-Q的反相信号f0-Q(-)。图6是显示于图4所示的实施例内，本发明所提供的第二除法器430的电路结构图的一实施例。此图所示的第二除法器430是四相位除三电路。如图所示，第二除法器430包括第一振荡器610,其由第一至第三D型锁存器611至613构成，第二振荡器620，其由第四至第六D型锁存器621至623构成，第一反相器631耦接于第三锁存器613的数据输出端Q与第一锁存器611的数据输入端D之间，第二反相器632耦接于第六锁存器623的数据输出端Q与第四锁存器621的数据输入端D之间，以及相位对准緩沖模块640,设置于该第一及第二振荡器610及620之间，其由第一至第六緩沖器641至646构成。第一及第二振荡器610及620根据注入锁定(InjectionLock)机制来产生第四间隔同相信号fd4-1及第四间隔正交信号fd4-Q(第四间隔频率fd4-528M赫兹)。于第一振荡器610内，第一D锁存器611的时钟输入端CLK接收第一间隔同相信号fdl-1，而第一至第三D型锁存器611至613的输出端Q所输出信号的相位分别为0°、60°、以及120°，并且第三D型锁存器613的输出端Q所产生的输出信号是通过第一反相器631反馈回第一D型锁存器611的输入端D。第二D型锁存器612的输出端Q的输出信号因此能作为第四间隔同相信号fd4-1。类似地，于第二振荡器620内，第四D锁存器531的时钟输入端CLK接收该第一间隔正交信号fdl-Q，而第四至第六D型锁存器621至623的输出端Q所输出信号的相位分别为30°、90°、以及150°，并且第六D型锁存器623的输出端Q的输出信号是通过第二反相器632反馈回第四D型锁存器621的输入端D。第六D型锁存器623的输出端Q的输出信号因此能作为第四间隔正交信号fd4-Q。相位对准緩冲模块640用来确保第四间隔同相信号fd4-1与第四间隔正交信号fd4-Q的相位次序彼此能够准确对准。须注意，由于此图是以单端呈现，而双端电路内各个信号的同相、反相信号是同时产生，因此实际上第二除法器430不需包括第一及第二反相器631及632。大部分传统除三电路皆有严重的工作周期(dutycycle)失真，以及缺乏四相位信号产生而无法输出至单边频混频器的问题。为了解决上述问题而新提出的米勒除频器亦因受限于芯片内的匹配而具有严重的边频效应问题。然而图6的第二除法器430不仅可提供50%的工作周期，也可提供四相位信号(即第四间隔频率fd4)给单边频混频器(即第一混频器306)。最重要的是，由于此四相位信号具有精确的相位关系，因此第一混频器306所产生的第一输出频率fol不会有严重的边频成分。图7是显示当使用图6所示第二除法器430并且当第一输出频率fol选择为第三频率f3(4488M赫兹)时，第一输出信号fol-I，Q的能量与频率的关系图。如图所示，第一输出信号fol-I，Q的能量于第三频率f3(4488M赫兹)处是高于第一频率fl处40dB以上。意即，超过40dB的边频成分可纟皮抑制。图8A及8B是显示图3的第一混频器306的电路结构图的一实施例。由于第一混频器306所产生的第一输出信号fol-I，R的频率范围仅为第一频率组Gro叩l的频率范围，因此传统单边频混频器已能应付所需。如图所示，第一混频器306包括第一及第二三态緩冲器810及820、以及第一及第二混频电路830及840,其中该第一及第二混频电路830及840是构成单边频混频电路。须注意，单边频混频电路的结构有种种不同可能，本图是仅作一范例而已，不作限制之用。第一三态缓冲器其具有输入端802，用以接收第四间隔同相信号fd4-I的正相信号fd4-1(+)及反相信号fd4-1(-)(第四间隔频率fd4为528M赫兹)，输出端832，用以输出混频同相信号LO-I的正相信号LO-1(+)及反相信号LO-1(-),开关812,其具有第一至第三端813至815,反相器816,以及直流电压源818,其输出直流电平。当该开关812切换至第一端813、第二端814及第三端815时，输出端832所输出的混频同相信号LO-I分别为第四间隔同相信号fd4-1的正相信号fd4-I(+)、反相信号fd4-1(-)以及该直流电平。类似地，第二三态緩冲器820具有输入端8(M，用以接收第四间隔正交信号fd4-Q的正相信号fd4-Q(+)及反相信号fd4-Q(-),输出端834，用以输出混频正交信号L0-Q的正相信号L0-Q(+)及反相信号L0-Q(-),开关822,其具有第一至第三端823至825，反相器826，以及直流电压源"8,其输出该直流电平。当该开关822分别切换至第一、二及三端823、824及825时，输出端834所输出的混频正交信号LO-Q分别为第四间隔正交信号fd4-Q的正相信号fd4-Q(+)、反相信号fd4-Q(-)以及该直流电平。第一混频电路830包括第一至第六丽OS晶体管M1至M6、第一至第二电阻R1及R2连接至第一定流源II,第一电感L1连接至直流电压源VDD,以及第一及第二电容Cl,及Cl2分别连接至第一及第二电容开关bL及bl2。第一及第四丽OS晶体管Ml及M4的栅极接收混频同相信号LO-1的正相信号LO-I(+),而第二及第三丽OS晶体管M2及M3的栅极接收混频同相信号LO-1的反相信号LO-1(-)。第五及第六蘭OS晶体管M5及M6的栅极分别接收初始同相信号f0-1的正相信号f0-1(+)以及反相信号f0-1(-)。类似地，第二混频电路840包括第七至第十二丽OS晶体管M7至M12,第三至第四电阻R3及R4连接至第二定电流源12，第二及第四电容d及C22分别连接至第三及第四电容开关b2,及b22。第七及第十一丽OS晶体管M7及M11的栅极接收混频正交信号L0-Q的正相信号L0-Q(+)。第八及第九應0S晶体管M8及M9的栅极接收混频正交信号L0-Q的反相信号L0-Q(-)。第十一及第十二则OS晶体管Mil及M12的栅极分别接收初始正交信号f0-Q(初始频率f0为3960M赫兹)的反相信号f0-Q(-)以及正相信号f0-Q(+)。第一及第二混频同相输出端861及862分别输出第一输出同相信号fol-I的反相信号fol-I(-)及反相信号fol-1(+)。第一及第二电感Ll及L2、第一至第四电容C1"Cl2、C2i及C22以及第一至第四电容开关bl,、bl2、b2,及b22是构成电感电容共振腔(LCtank)850,用以使第一输出信号fol-I,Q的能量能够选择性地放大。当第一混频器306所输出的第一输出信号fol-I,Q的第一输出频率fol为第一频率fl(3432M赫兹)、第二频率f2(3960M赫兹)以及第三频率f3(4488M赫兹)时，第一至第四电容开关的开关状态分别为(bh,bl2,b2bb2》-(1，1，1，1)、(l,O,l，O)或(0，1,0,1)、以及(O，0,0,0)，其中0与1是分别表示切断与导通。如此一来，频率降低所造成品质因子降低从而导致增益及选择性低落的效应能够被弥补。由于第一及第二混频电路830及840的结构是属已知技术，本领域技术人员当熟悉其运作原理，在此为简明起见，不多做说明。与第一混频器306类似，由于第三混频器310所产生的第三输出信号fo3-I，Q的频率范围仅为第四频率组Group4的频率范围，因此传统单边频混频器已能应付所需。图8的电路结构图亦可用来实现第三混频器310。差别之处仅在于第三混频器310不需要第一及第二三态緩冲器810及820。图9是显示本发明所提供的图3的第二混频器308的电路结构图的一实施例。由于第二混频器308的频率输出范围涵括第二、第三以及第五频率组Group2、Gro叩3及Group5而高达约6G赫兹，因此第二混频器308必须有足够的选择性以降低边频效应。利用传统的并联或串联尖峰(Peaking)技术，虽能提供宽且平的响应，却难以达到高增益及高选择性的功能。而单独使用电感电容共振腔(LCtank)以切换电容的方式虽能达到宽频，然而随着频率降低，电感电容共振腔的品质因子(QualityFactor)随之降低，连带着电感电容共振腔增益及选择性都会降低。为了解决此问题，于此图所示的实施例中，第二混频器308是利用两个串接的电感电容共振腔来实现宽频的要求。如图所示，第二混频器308包括单边频混频电路900与输出电路910。单边频混频电路900与图8的第一混频器306差别之处仅在于不具有第一及第二三态緩冲器810及820，以及电感电容共振腔850改为电感电容共振腔850，。电感电容感共振腔850'与850的差异在于第一至第四电容Cli、Cl2、C入及CL减少为第一及第二电容C1及C2,以及第一至第四电容开关bl,、bl2、b^及b^减少为第一及第二电容开关bl及b2。输出电路910包括第一及第二输出蘭OS晶体管mol及mo2、电感电容共振腔950、以及第三定电流源13。亦须注意，单边频混频电路900的结构有种种不同可能，本图是仅作一范例而已，不作限制之用。第一及第二输出丽OS晶体管mol及mo2的源极是连接至第三定电流源13,其栅极分别连接至来自单边频混频电路900所输出的混频输出正相信号fo2-I(+)，以及混频输出反相信号fo2-1(-)',以及其漏极分别输出第二输出同相信号的正相及反相信号fo2-1(+)及fo2-1(-)。电感电容共振腔950结构类似于电感电容共振腔850',包括第一及第二输出电感Lol及Lo2,以及第一及第二输出电容Col及Co2分别连接至第一及第二输出电容开关bol及bo2。电感电容共振腔950用以将经电感电容共振腔850，所选择性放大的混频输出正相信号fo2-I(+)，以及混频输出反相信号fo2-1(-)，再度选择性地放大次以产生第二输出同相信号的正相及反相信号fo2-I(+)及fo2-I(-)。电感电容共振腔850，的第一及第二电容开关bl及b2的导通或切断，以及电感电容共振腔950内的第一及第二输出电容开关bol及bo2的导通或切断是加以编程，用以能于所欲输出的频率范围内产生足够大且平的增益。在一实施例中，当第二输出频率fo2分别属于第五频率组Group5、第三频率组Gro叩3、以及第二频率组Group2时，第一及第二电容开关bl及b2与第一及第二输出电容bol及bo2的导通或切断状态分别为(bl，b2,bol，bo2)=(0，0，0，0)、(1，1,0,0)或(0，0，1,1)、以及(l,l,l，l),其中r0」表示切断而「1J表示导通。在利用此图所示的实施例下，于每一频率组(第五频率组Group5、第三频率组Group3、或第二频率组Group2)的频率范围内，增益变化量(最大增益与最小增益的差距)仅为3dB,以及在不想输出的频率组的频率范围内，可达每十倍-80dB的衰减。图10A、10B及10C是显示在利用图9所示的第二混频器308下，当第二输出频率f(^属于第五频率组Group5、第三频率组Gro叩3、以及第二频率组Group2时，两个电感电容共纟展腔850及950分别具有的频率响应示意图。如图所示，两个共振腔的响应顶峰随着频率的降低而彼此接近，频率降低所造成品质因子降低而增益及选择性低落的效应因而能被弥补。图11是显示在应用图9的第二混频器308的实施例中，当第二输出频率fo2选择为第三群组Gro卯3的中心频率(即第八频率f8=7128M赫兹)时，第二输出信号fo2-I,R能量与频率的关系图。如图所示，第二输出频率fo2的能量于第八频率(7128M赫兹)处高于其它边频(spurs)达35dB以上。本发明的频率合成器300只需要两个锁相回路即可产生第一至第十四频率fl至fl4，与已知技术相比并不会增加额外硬件的负担。此外，由于在单边频混频器中，所有输入频率都是四相位信号，传统的压控振荡器与除法器是无法满足所需，然而本发明亦已克服设计上的困难。此外，除了适当地使用倍频技巧来降低两锁相回路304及410的功率消耗，本发明并提出能产生精确相位的四相位除三电路作为第二除法器430，从而降低第一混频器306所输出的第一输出信号fol-I，Q的边频成分。此外，本发明亦提出包括两个电容电阻共振腔850'及950而能涵盖宽广范围的第二混频器308。此外，最重要的是，由于第二及第三混频器308及310混波产生的一阶边频都会落在整个超宽频系统频带之外，因此本发明的频率合成器300所产生的所有频率可以舒緩因串接第一至第三混频器306至310而造成的边频累积。本发明的频率合成器300的切换时间可达3ns以下(未以图示显示)。表1是显示本发明的频率合成器300与已知频率合成器的比较。由此表可知，本发明可使用0.18(irnCMOS制程来制造，仅需使用两个锁相回路，功率消耗仅160raW，并且可产生已知技术无法产生的十四个频带，此远远高于已知技术所产生的频带数目(最大数目为七)。此外，本发明还具有边频抑制高于35dB,并且可输出四相位信号的优点。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。权利要求1.一种频率合成方法，用以产生多频带正交频分多工超宽频的多个频率，该等频率由低至高包含第一至第十四频率，任两相邻的该等频率相隔有基本间隔频率，该方法包括将该等频率分成第一至第五频率组，分别包含该第一至第三频率、该第四至第六频率、该第七至第九频率、以及该第十三至十四频率；产生该第一频率组；对该第一频率组执行混频程序以产生该第二、三及五频率组；以及对该第五频率组执行混频程序以产生该第四频率组。2.根据权利要求1所述的频率合成方法，其中产生第一频率组的步骤包括产生该第二频率；产生第四间隔频率，其中该第四间隔频率等于该基本间隔频率；以及将该第二频率与该第四间隔频率执行选择性混频程序以产生该第一频率组。3.根据权利要求1所述的频率合成方法，其中将对第一频率组执行混频程序以产生该第二、三及五频率组的步骤包括产生第一至第三间隔频率，其中该第一至第三间隔频率为该基本间隔频率的整数倍；以及将该第一频率组与该第一至第三间隔频率进行混频处理以分别产生该第二、三及五频率组。4.根据权利要求3所述的频率合成方法，其中该第一至第三间隔频率分别为该基本间隔频率的三倍、六倍以及十二倍。5.根据权利要求1所述的频率合成方法，其中将该第五频率组执行混频程序以产生该第四频率组的步骤包括产生第一间隔频率，其中该第一间隔频率为该基本间隔频率的整数倍；以及将该第五频率组与该第一间隔频率进行混频以产生该第四频率组。6.根据权利要求4所述的频率合成方法，其中该第一间隔频率分别为该基本间隔频率的三倍。7.—种频率合成方法，用以产生多频带正交频分多工超宽频的多个频率，该等频率由低至高包含第一至第十四频率，任两相邻的该等频率相隔有基本间隔频率，该方法包括产生由低至高的第一至第三间隔频率，其中该第一至第三间隔频率为该基本间隔频率的整数倍，并选择当中之一为间隔输出频率；产生该第一至第三频率当中之一为第一输出频率；将该第一输出频率与该间隔输出频率进行混频处理，用以产生第二输出频率，其中该第二输出频率为该第四至第九频率、该第十三至十四频率以及第十五频率当中之一；以及将该第二输出频率与该第一间隔输出频率进行混频处理而产生第三输出频率，其中该第三输出频率为该第十至十二频率当中之一。8.根据权利要求7所述的频率合成方法，其中该第一至第三间隔频率分别为该基本间隔频率的三倍、六倍以及十二倍。9.根据权利要求7所述的频率合成方法，其中产生该第一至第三频率当中之一为第一输出频率的步骤包括产生该第二频率；产生第四间隔频率，其中该第四间隔频率等于该基本间隔频率；以及将该第二频率与该第四间隔频率进行选择性混频处理，以产生该第一、第二或第三频率为该第一输出频率。10.根据权利要求7所述的频率合成方法，其中产生该第二频率的步骤是利用锁相回路。11.根据权利要求7所述的频率合成方法，其中该第一至第三间隔频率分别为该基本间隔频率的三倍、六倍以及十二倍。12.根据权利要求7所述的频率合成方法，其中产生该第一至第三间隔频率的步骤包括产生该第二及第三间隔频率；以及将该第二间隔频率除以第一整数以产生该第一间隔频率。13.根据权利要求12所述的频率合成方法，其中产生该第二及第三间隔频率的步骤是使用八相位振荡器，用以产生四相位的该第二及第三间隔频率。14.根据权利要求9所述的频率合成方法，其中产生该第一至第三间隔频率的步骤包括产生该第二及第三间隔频率；以及将该第二间隔频率除以第一整数以产生该第一间隔频；以及其中产生该第四间隔频率的步骤包括将该第一间隔频率除以第二整数以产生该第四间隔频率。15.根据权利要求12所述的频率合成方法，其中该第一整数为二。16.根据权利要求14所述的频率合成方法，其中该第一及第二整数分别为二及三。17.根据权利要求9所述的频率合成方法，其中将该第二频率与该第四间隔频率进行选择性混频处理的步骤是利用单边频混频器。18.根据权利要求5所述的频率合成方法，其中将该第一输出频率与该间隔输出频率进行混频处理的步骤是利用单边频混频器。19.根据权利要求5所述的频率合成方法，其中将该第二输出频率与该第一间隔输出频率进行混频处理的步骤是利用单边频混频器。20.—种频率合成器，用以产生多频带正交频分多工超宽频的多个频率，该等频率由低至高包含第一至第十四频率，任两相邻的该等频率相隔有基本间隔频率，该频率合成器包括第一锁相回路及第一混频器，用以产生该第一频率组，其中该第一频率组包括该第一至第三频率；第二混频器，用以对该第一频率组执行混频程序以产生第二、三及五频率组，其中该第二、三及五频率组分别包括该第四至第六频率、该第七至第九频率，以及该第十三及十四频率；以及第三混频器，用以根据该第五频率组，并执行混频程序以产生第四频率组，其中该第四频率组包括该第十至十二频率。21.根据权利要求20所述的频率合成器，还包括间隔频率产生器，用以产生第四间隔频率等于该基本间隔频率；以及其中该第一锁相回路用以产生该第二频率，以及该第一混频器将该第二频率与该第四间隔频率进行混频处理以产生该第一频率组。22.根据权利要求20所述的频率合成器，还包括间隔频率产生器，用以产生第一至第三间隔频率，其中该第一至第三间隔频率是该基本间隔频率的整数倍；以及其中该第二混频器将该第一频率组与该第一至第三间隔频率进行混频处理以分别产生该第二、三及五频率组。23.根据权利要求20所述的频率合成器，还包括间隔频率产生器，用以产生第一间隔频率，其中该第一间隔频率为该基本间隔频率的整数倍，以及其中该第三混频器将该第五频率组与该第一间隔频率进行混频处理以产生该第四频率组。24.根据权利要求21所述的频率合成器，其中该间隔频率产生器还产生第一至第三间隔频率，其中该第一至第三间隔频率是该基本间隔频率的整数倍；其中该第二混频器将该第一频率组与该第一至第三间隔频率进行混频处理以分别产生该第二、三及五频率组；以及其中该第三混频器将该第五频率组与该第一间隔频率进行混频处理以产生该第四频率组。25.—种频率合成器，用以产生多频带正交频分多工超宽频的多个频率的方法，该等频率由低至高包含第一至第十四频率，任两相邻的该等频率相隔有基本间隔频率，该频率合成器包括第一锁相回路，用以产生初始信号，其中该初始信号的频率是等于该第二频率；间隔频率产生器，用以产生频率由低至高的第一至第三间隔信号，其中该第一至第三间隔信号的频率是等于该基本间隔频率的整数倍，以及产生第四间隔频率，其中该第四间隔信号的频率等于该基本间隔频率，并且选择性地输出该第一至第三间隔信号当中之一为间隔输出信号；第一混频器，用以将该初始信号及该第四间隔信号进行选择性的混频处理，而产生第一输出信号，其中第一输出信号的频率为该第一至第三频率当中之一；第二混频器，用以将该第一输出信号与该间隔输出信号进行混频处理，而产生第二输出信号，其中该第二输出信号的频率为该第四至第九频率、该第十三及第十四频率、以及第十五频率当中之一；以及第三混频器，用以将该第二输出信号以及该第一间隔信号进行混频处理，而产生第三输出信号，其中该第三输出信号的频率等于该第十至第十二频率当中之一。26.根据权利要求25所述的频率合成器，还包括多工器，用以接收该第一至第三输出信号，并选择性地输出当中之一为最终输出信号。27.根据权利要求25所述的频率合成器，其中该第一至第三间隔频率分别为该基本间隔频率的三倍、六倍以及十二倍。28.根据权利要求25所述的频率合成器，其中该间隔频率产生器包括第二锁相回路，其包括相位频率检测器，用以接收参考信号及锁相输入信号；压控振荡器，用以产生该第二及第三间隔信号；第一除法器，用以将该第二间隔信号的频率除以第一整数以产生该第一间隔信号；第二除法器，用以将该第一间隔信号的频率除以第二整数以产生该第四间隔信号；以及第三除法器，用以将该第四间隔信号的频率除以第三整数以产生该锁相输入信号；以及多工器模块，用以接收该第一至第三间隔信号，并且选择性地输出该第一至第三间隔信号当中之一为该间隔输出信号。29.根据权利要求28所述的频率合成器，其中该压控振荡器包括第一至第四差动延迟单元，彼此串接，分别具有正相及反相输入端，正相及反相输出端，以及共模点，其中该等差动延迟单元当中之一的正相及反相输出端接收正相及反相输入信号，其中该正相及反相输入信号的频率是等于该第二间隔信号的频率，每一该等差动延迟单元的该正相及反相输出端是产生该第二间隔信号的八相位信号当中的二相位信号，以及每一该差动延迟单元的该共模点是输出该第三间隔信号的四相位信号当中之一相位信号。30.根据权利要求25所述的频率合成器，其中该第一锁相回路包括压控振荡器，其中该压控振荡器包括第一至第四差动延迟单元，彼此串接，分别具有正相及反相输入端，正相及反相输出端，以及共模点，其中该等差动延迟单元当中之一的正相及反相输出端是接收输入信号的正相及反相信号，其中该输入信号的频率是等于该第二频率的二分之一，每一该等差动延迟单元的该正相及反相输出端是产生该输入信号的八相位信号当中的二相位信号，以及每一该差动延迟单元的该共模点是输出该初始信号的四相位信号当中之一相位信号。31.根据权利要求28所述的频率合成器，其中该第一至第三整数分别为二、三、"及八32.根据权利要求31所述的频率合成器，其中该第二除法器包括第一振荡器，包括相串接的第一至第三D型锁存器，其中每一该D型锁存器的时钟端接收该第一间隔信号的同相信号，以及该第二D型锁存器的输出端产生该第四间隔信号的同相信号；第二振荡器，包括相串接的第三至第六D型锁存器，其中每一该D型锁存器的时钟端接收该第一间隔信号的正交信号，以及该第六D型锁存器的输出端产生该第四间隔信号的正交信号；以及相位对准緩冲模块，其耦接于该第一及第二振荡器之间并且包括第一至第六緩冲器，用以对准该第四间隔信号的同相信号与该第四间隔信号的正交信号的相位次序。33.根据权利要求25所述的频率合成器，其中该第一、第二至第三混频器分别包括单边频混频器。34.根据权利要求25所述的频率合成器，其中该第二混频器包括单边频混频电路，用以将该第一输出信号与该间隔输出信号进行混频处理，而产生输出信号的正相及反相信号；以及输出电路，其包括定电流源；电感电容共振腔，其包括第一及第二输出电感、第一及第二输出电容，以及第一及第二输出电容开关连接至该第一及第二输出电容；以及第一及第二晶体管，其栅极分别接收该输出信号的正相及反相信号，其第一源/漏极连接该电感电容共振腔并分别输出该第二输出信号的反相及正相信号。全文摘要一种用以产生MB-OFDMUWB系统的多个频率的频率合成器，该等频率由低至高包含第一至第十四频率，任两相邻的该等频率相隔有基本间隔频率。该频率合成器包括锁相回路，其产生频率等于该第二频率的初始信号，间隔频率产生器，其产生频率由低至高并为该间隔频率整数倍的第一至第三间隔信号，以及产生频率等于该基本间隔频率的第四间隔信号，以及相串接的第一至第三混频器，分别接收该第四间隔频率、该第一至第三间隔频率当中之一，以及该第一间隔频率，而分别产生第一至第三频率、第四至第九与第十三及十四频率、以及第十至第十二频率。文档编号H04L27/10GK101127527SQ20061011554公开日2008年2月20日申请日期2006年8月18日优先权日2006年8月18日发明者刘深渊,杨子毅,梁哲夫,马金沟申请人:财团法人工业技术研究院