控制无线传感器装置所用的电压控制振荡器中的开关电容器组制造方法及图纸

在一些方面中，无线传感器装置包括电压控制振荡器。电压控制振荡器包括谐振器电路、多路复用器和控制逻辑。谐振器电路包括能够操作以调谐谐振器电路的开关电容器组。多路复用器通信连接至开关电容器组以基于表示数字电容水平的输入值来选择电容器组元件的组合。多路复用器包括：第一多位输入，其被配置为接收表示电容器组元件的第一组合的第一组值；第二多位输入，其被配置为接收表示电容器组元件的不同的第二组合的第二组值；以及多位输出，其被配置为将第一组值或第二组值通信至开关电容器组。控制逻辑被配置为针对各数字电容水平生成第一组值和第二组值。

Switched Capacitor Bank in Voltage-controlled Oscillators for Wireless Sensor Devices

In some aspects, wireless sensor devices include voltage-controlled oscillators. Voltage controlled oscillator includes resonator circuit, multiplexer and control logic. The resonator circuit includes a switched capacitor bank capable of operating to tune the resonator circuit. Multiplexers are communicatively connected to switched capacitor banks to select combinations of capacitor bank elements based on input values representing digital capacitance levels. A multiplexer includes: a first multi-bit input configured to receive a first set of values representing a first combination of capacitor bank elements; a second multi-bit input configured to receive a second set of values representing a different second combination of capacitor bank elements; and a multi-bit output configured to set a first value or a second set of values. Communicate to switched capacitor banks. The control logic is configured to generate a first set of values and a second set of values for each digital capacitance level.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制无线传感器装置所用的电压控制振荡器中的开关电容器组优先权要求本申请要求2016年2月9日提交的、标题为“ControllingaSwitchedCapacitorBankinaVoltageControlledOscillatorforWirelessSensorDevices”的美国申请15/019,518的优先权，其通过引用而并入于此。
技术介绍
以下说明涉及对无线传感器装置所用的电压控制振荡器中的开关电容器组进行控制。许多无线装置检测射频(RF)信号并将这些射频(RF)信号降频转换为低频以进行信号处理。许多无线装置还可以将基带信号升频转换为较高的频率以进行信号传输。可以通过使用来自本地振荡器的参考信号的混合器来对信号进行升频转换或降频转换。本地振荡器可以包括生成参考信号的电压控制振荡器。附图说明图1是示例性无线传感器装置的框图。图2是示例性电压控制振荡器(VCO)的电路图。图3是示例性逆变器的电路图。图4是图3的示例性逆变器的小信号电路表示。图5是示例性VCO的电路图。图6是具有两个输入节点的示例性逆变器的小信号电路表示。图7是具有两个输入节点的示例性逆变器的电路图。图8是具有两个输入节点的另一示例性逆变器的电路图。图9是示例性粗调谐系统的示意图。图10是另一示例性粗调谐系统的示意图。图11是示出示例性开关电容器组(SCB)的示意图。图12是示例性电容器组元件的电路图。图13是示例性VCO的集成电路布局。图14是示例性VCO输出频率的曲线图。图14A是图14中所示的曲线图的一部分的放大视图。具体实施方式以下说明总体涉及电压控制振荡器(VCO)。这里所述的示例性VCO例如可用在无线传感器装置的本地振荡器中、或者用于其它背景中。在一些实现中，这里所述的主题提供了诸如更大的频率调谐范围、更好的调谐特征或者其它优点。在这里所述的一些示例性VCO中，LC(电感器-电容器)槽路(tank)振荡器设置VCO所产生的参考信号的频率，并且放大器电路补偿LC槽路中的信号损耗。可以例如使用锁相环(PLL)来保持VCO所生成的信号的频率和相位，其中将VCO所输出的信号的相位和频率与外部参考信号进行比较。可以例如经由控制LC槽路的电容的调谐系统利用PLL来发起对VCO的相位或频率的调整。在信号被放大器电路放大并被LC槽路滤波的情况下，正弦振荡能够以LC槽路的谐振频率增长。例如在放大器特征(以跨导为单位的增益)和LC槽路阻抗产生大于1的增益的情况下，振荡可以以稳定状态持续。图1是示出示例性无线传感器装置100的框图。如图1所示，无线传感器装置100包括天线系统102、射频(RF)处理器系统104、以及电源103。无线传感器装置可以包括附加的或不同的特征和组件，并且这些组件可以如图所示地布置或者以其它方式布置。在操作中，无线传感器装置100可以检测并分析无线信号。在一些实现中，无线传感器装置100可以检测根据(例如，蜂窝网络的)无线通信标准进行交换的信号，但该无线传感器装置本身可以不是蜂窝网络的一部分。在一些实例中，无线传感器装置100通过在宽频率范围上“收听”或“观察”RF信号并处理其检测到的RF信号来监测RF信号。可能存在没有检测到RF信号的时间，并且在无线传感器装置100的本地环境中检测到RF信号时，该无线传感器装置100可以(例如，间或地或连续地)处理这些RF信号。示例性天线系统102例如通过导线、引线、触点、或者用于使得天线系统102和RF处理器系统104能够交换RF信号的其它类型的连接，来与RF处理器系统104通信连接。在一些情况下，天线系统102无线地接收来自无线传感器装置100的电磁环境的RF信号，并将该RF信号传送至RF处理器系统104以待处理(例如，数字化、分析、存储、再发射等)。在一些实例中，天线系统102接收来自RF处理器系统104的RF信号，并将该RF信号从无线传感器装置100无线地发出。示例性RF处理器系统104可以包括用于将基带信号升频转换为RF信号的电路、用于将RF信号降频转换为基带信号的电路、或这两者。这样的电路可以包括利用本地振荡器所提供的参考信号的混合器，其中本地振荡器可以包括电压控制振荡器(VCO)。例如，在一些实现中，RF处理器系统包括图2所示的示例性VCO200、图5所示的示例性VCO500、或其它类型的VCO。在一些示例中，基带信号可被输入至混合器中，其中该混合器还接收来自本地振荡器的RF参考信号。混合器可以将基带信号升频转换为RF信号。在一些示例中，RF信号可被输入至混合器中，其中该混合器还接收来自本地振荡器的RF参考信号。混合器可以将RF信号降频转换为基带信号。示例性RF处理器系统104可以包括一个或多个芯片、芯片组、或者被配置为处理RF信号的其它类型的装置。例如，RF处理器系统104可以包括一个或多个处理器装置，所述一个或多个处理器装置被配置为通过对根据各种无线通信标准发射的RF信号进行解调和解码来识别和分析RF信号中所编码的数据。在一些情况下，RF处理器系统104可以包括一个或多个数字信号处理器(DSP)装置、前向纠错(FEC)装置、以及可能的其它类型的处理器装置。在一些实现中，RF处理器系统104被配置为监测并分析根据如下的一个或多个通信标准或协议格式化的信号：诸如全球移动系统(GSM)和GSM演进的增强数据率(EDGE)或EGPRS等的2G标准；诸如码分多址(CDMA)、通用移动电信系统(UMTS)和时分同步码分多址(TD-SCDMA)等的3G标准；诸如长期演进(LTE)和高级LTE(LTE-A)等的4G标准；诸如IEEE802.11、蓝牙、近场通信(NFC)、毫米通信等的无线局域网(WLAN)或WiFi标准；以及这些或其它类型的无线通信标准中的多个。在一些情况下，RF处理器系统104能够提取所有可用的特征、同步信息、小区和服务标识符、RF的质量度量、无线通信标准的物理层、以及其它信息。在一些实现中，RF处理器系统104被配置为处理其它类型的无线通信(例如，非标准化信号和通信协议)。在一些实现中，RF处理器系统104可以在频域、时域或两者中进行各种类型的分析。在一些情况下，RF处理器系统104被配置为确定检测到的信号的带宽、功率谱密度或其它频率属性。在一些情况下，RF处理器系统104被配置为进行解调或其它操作以从时域中的无线信号提取内容，例如无线信号中所包括的信令信息(例如，前导码、同步信息、信道条件指示、WiFi网络的SSID/MAC地址)。RF处理器系统104和天线系统102可以基于电源103所提供的电力来进行操作。例如，电源103可以包括电池或者用于向RF处理器系统104提供AC或DC电压的其它类型的组件。在一些情况下，无线传感器装置100被实现为可用于感测无线信号并分析无线频谱使用的紧凑的便携式装置。在一些实现中，无线传感器装置100被设计为以低功耗(例如，平均约为0.1至0.2瓦或更低)进行操作。在一些实现中，无线传感器装置100可以小于典型的个人计算机或膝上型计算机，并且可以在各种环境下进行操作。在一些实例中，无线传感器装置100可以在无线传感器网络或者用于分析并聚合地理区域内的无线频谱使用的其它类型的分布式系统中进行操作。例如，在一些实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线传感器装置，其包括电压控制振荡器，所述电压控制振荡器包括：谐振器电路，其包括能够操作以调谐所述谐振器电路的开关电容器组，所述开关电容器组包括电容器组元件；多路复用器，其通信连接至所述开关电容器组以基于表示数字电容水平的输入值来选择所述电容器组元件的组合，所述多路复用器包括：第一多位输入，其被配置为接收表示所述电容器组元件的第一组合的第一组值，第二多位输入，其被配置为接收表示所述电容器组元件的不同的第二组合的第二组值，以及多位输出，其被配置为将所述第一组值或所述第二组值通信至所述开关电容器组以选择所述第一组合或所述第二组合；以及控制逻辑，其被配置为针对各数字电容水平生成所述第一组值和所述第二组值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.09 US 15/019,5181.一种无线传感器装置，其包括电压控制振荡器，所述电压控制振荡器包括：谐振器电路，其包括能够操作以调谐所述谐振器电路的开关电容器组，所述开关电容器组包括电容器组元件；多路复用器，其通信连接至所述开关电容器组以基于表示数字电容水平的输入值来选择所述电容器组元件的组合，所述多路复用器包括：第一多位输入，其被配置为接收表示所述电容器组元件的第一组合的第一组值，第二多位输入，其被配置为接收表示所述电容器组元件的不同的第二组合的第二组值，以及多位输出，其被配置为将所述第一组值或所述第二组值通信至所述开关电容器组以选择所述第一组合或所述第二组合；以及控制逻辑，其被配置为针对各数字电容水平生成所述第一组值和所述第二组值。2.根据权利要求1所述的无线传感器装置，其中，所述输入值包括第一部分和第二部分，以及所述控制逻辑包括：解码器，其被配置为接收所述输入值的所述第二部分并且通过对所述输入值的所述第二部分进行解码来生成所述第一组值；以及查找表，其被配置为接收所述输入值的所述第二部分并且根据所述查找表中所存储的计算机可读映射数据来生成所述第二组值。3.根据权利要求1所述的无线传感器装置，其中，所述输入值包括第一部分和第二部分，以及所述控制逻辑包括：解码器，其被配置为接收所述输入值的所述第二部分并且通过对所述输入值的所述第二部分进行解码来生成所述第一组值；以及电路，其被配置为从所述解码器接收所述第一组值并且通过对所述第一组值改变顺序来生成所述第二组值。4.根据权利要求1所述的无线传感器装置，其中，所述输入值包括第一部分和第二部分，所述开关电容器组包括第一电容器组元件和第二电容器组元件，以及所述多路复用器通信连接至所述开关电容器组以基于所述输入值的所述第二部分来选择所述第二电容器组元件的组合。5.根据权利要求4所述的无线传感器装置，其中，所述控制逻辑被配置为基于所述输入值的所述第二部分来生成所述第一组值和所述第二组值，所述开关电容器组能够操作以根据各输入值的所述第一部分来启用所述第一电容器组元件的组合，所述开关电容器组被配置为根据从所述多路复用器接收到的所述第一组值或所述第二组值来启用所述第二电容器组元件的选定的组合。6.根据权利要求4所述的无线传感器装置，其中，所述第二电容器组元件中的各第二电容器组元件具有大致相同的额定电抗，以及所述第一电容器组元件中的各第一电容器组元件具有不同的额定电抗。7.根据权利要求1至6中任一项所述的无线传感器装置，其中，所述多路复用器包括被配置为接收控制值的控制输入，以及所述多路复用器能够操作以基于所述控制值来将所述第一组值或所述第二组值路由至所述多位输出。8.根据权利要求1至6中任一项所述的无线传感器装置，其中，所述电压控制振荡器包括连接至所述谐振器电路的增益部分。9.一种电压控制振荡器电路，包括：谐振器电路，其包括电感部分和电容部分，所述电容部分包括开关电容器组，所述开关电容器组包括电容器组元件，所述开关电容器组被配置为基于来自多路复用器的位值来选择性地启用所述电容器组元件的组合；以及所述多路复用器，包括：第一多位输入，其被配置为接收第一组位值，第二多位输入，其被配置为接收不同的第二组位值，以及多位输出，其通信连接至所述开关电容器组并且被配置为将所述第一组位值或所述第二组位值通信至所述开关电容器组。10.根据权利要求9所述的电压控制振荡器电路，其中，所述多位输出包括第一多位输出，所述电压控制振荡器电路还包括：二进制到温度解码器，其被配置为...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·亚沃尔斯基，T·曼库，
申请(专利权)人：认知系统公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA