正交耦合可控振荡器和通信设备制造技术

一种正交耦合可控振荡器，包括第一与第二电路模块，每个电路模块（１００与１００’）包括无稳态多谐振荡器电路（１０３），第一电路模块（１００）与第二电路模块（１００’）耦合，而第二电路模块（１００’）与第一电路模块（１００）交叉耦合，每个电路模块（１００’）包括第一与第二压控电流源（１０１）（ＶＣＣＳ）。在每个电路模块（１００与１００’）中，每个ＶＣＣＳ与移相器（１０２）耦合，此移相器用于移动利用ＶＣＣＳ（１０１）提供给那个电路模块中包括的谐振器（１０４）的电流（１１０）的相位。一种通信设备（３００），用于通过双向通信信道（３０４）通信，包括如前面权利要求（ＱＶＣＯ）之一所述的用于生成周期信号的振荡器（３０３）、用于从此周期信号和从信道（３０４）接收的接收信号中生成输出信号的接收模块（３０１）并且还包括发射模块（３０２），用于从此周期信号和输入信号中生成发射信号，以便发射给此信道。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包括第一与第二相同的电路模块的正交耦合可控振荡器，这两个电路模块均包括无稳态多谐振荡器电路，第一电路模块与第二电路模块耦合，而第二电路模块与第一电路模块交叉耦合，此振荡器在每个电路模块中包括第一与第二压控电流源(VCCS)。本专利技术还涉及通信设备。正交耦合可控振荡器是在如天线局域网、光纤网络、移动电话、收发信机和许多其他的应用中非常有用的器件。这些振荡器得满足的主要要求是低相位噪声和大的调谐范围，这些要求影响能具有明确确定低相位噪声和大调谐范围的高品质因数Q的正交环路LC振荡器的使用。正交环路LC振荡器使用为获得正交输出振荡而耦合的两个相同的振荡器单元，这些振荡器单元是具有电感器作为其负载的无稳态多谐振荡器。有源设备，例如场效应晶体管出现在其输出端上的负电阻克服电感器中的损耗，因此振荡是自我保持的。这样的正交环路LC振荡器公开在文件SP24.6中A900MHz CMOSLC--1996年的ISSCC、Session 24的第392-393页上所述的具有正交输出的振荡器。在此公知设备中，两个LC振荡器单元利用场效应晶体管(FET)进行耦合，电感器和寄生FET栅极与漏极电容器形成等效的LC单元，利用电感器电感和FET栅极与漏极结电容来确定振荡频率。等效LC单元中的总电流是无稳态多谐振荡器晶体管的漏极电流与通过耦合FET的漏极电流之和。这两个电流相互相移90度。在此应指出利用如FET漏极与栅极电容的工艺相关参数来确定振荡频率，并且直接结果是振荡频率也是工艺相关的。而且，因为电流中90度相移，这些振荡器单元之间的耦合系数相当低，并且在某些条件下，振荡不能正交同步。因为分布的电感器和漏极与栅极电容器实现谐振电路不可能具有高的品质因数，所以相位噪声仍然相当高。因此，本专利技术的一个目的是提供一种正交耦合可控振荡器，具有增加的耦合系数，并且与工艺无关地确定其振荡频率。根据本专利技术，此目的利用前言段落中所述的器件来实现，此器件的特征在于，每个电路模块具有用于确定此模块中具有的无稳态多谐振荡器电路的振荡频率的谐振器，并且在每个电路模块中每个VCCS与用于移动由VCCS提供给那个电路模块中具有的谐振器的电流的相位的相应相移器耦合。移相器在利用VCCS产生的电流中引入相移，以致通过VCCS的电流和通过无稳态电路的有源器件的电流基本上同相，提供通过谐振器的最大电流，直接结果是这两个电路模块之间的耦合系数增加，获得较好的振荡稳定性。在优选实施例中，这些谐振器是LC谐振器并确定振荡器的振荡频率，其L与C元件具有的其电感与电容比此电路中的任何其他寄生电感与电容大得多，并且结果是，与工艺无关地确定振荡频率。谐振器在其谐振频率上提供低阻抗，因此必须给这些谐振器提供必需的电流来保持稳定的振荡频率。这些移相器和VCCS实现此目标。这些谐振器能是任何类型的LC谐振器，其特征为通过这些谐振器的电流在振荡频率上保持其最大值。直接结果是谐振器实现为电感器与电容器(振荡回路)、两个互感耦合的振荡回路或如同谐振器动作的电感与电容性元件的任何其他组合之间的并行连接，其中谐振器的特征为通过它的电流在谐振频率上是最大的。根据谐振元件的类型，例如能电子地、机械地、热地、光学地以各种模式来控制振荡频率。根据本专利技术的振荡器具有较低的相位噪声的优点，并且结果是增加总的信噪比。示意地，利用晶体管和LC振荡谐振器来实现所有前面描述的级。在一个实施例中，所有这些晶体管利用CMOS技术来实施。本专利技术的另一目的是提供一种通信设备，用于通过双向通信信道进行通信，包括如权利要求1所述的用于生成周期信号的振荡器、用于从周期信号和从信道接收的接收信号(IN)中生成输出信号(OUT1)的接收模块并且还包括用于从周期信号和输入信号(IN1)中生成发射信号(OUT)以便发送给信道的发射模块。如权利要求6所述的设备的特征在于，振荡器构想为提供在接收模块中与输入信号(IN)混频的周期信号以获得较低频率信号(OUT1)。如权利要求6所述的设备的特征在于，振荡器构想为提供在发射模块中与输入信号(IN1)混频的周期信号以获得此信号(OUT)。本专利技术的上面与其它特性和优点从下面结合附图的本专利技术的示例性实施例的描述中将变得显而易见。附图说明图1描述正交耦合可控振荡器的方框图；图2描述根据本专利技术如图1所示的振荡器模块的方框图；图3描述根据本专利技术的一个实施例的振荡器的CMOS实施；图4描述谐振器的一个实施例；图5描述用于通过双向通信信道通信的通信设备。图1表示根据本专利技术的正交耦合可控振荡器(振荡器)的方框图，提供两个相同的电路模块100与100′。这两个电路模块均分别具有两个输入端Ip1、In1和Ip2、In2以及分别具有两个输出端Op1、On1和Op2、On2。电路模块100直接耦合到电路模块100′，输出端Op1连接到输入端Ip2，并且输出端On1连接到输入端In2。电路模块100′交叉连接到电路模块100，分别地，输出端Op2连接到输入端In1，并且输出端On2连接到输入端Ip1。图2表示电路模块100的实施例。电路模块100′具有与电路模块100相同的结构，其差别在于分别具有两个输入端Ip2、In2和输出端Op2、On2来替代端子In1、Ip1和On1、Op1。电路模块100包括压控电流源(VCCS)100，这些电流源在其输出端上提供分别利用输入电压Ip1和In1预先模块化的电流。VCCS与移相器102耦合，移相器102移动VCCS的输出电流的相位，在其输出端上提供相移的电流110。移相器102与无稳态多谐振荡器电路103耦合，此无稳态多谐振荡器电路装载有谐振器电路104，其特征在于，在获得其谐振频率时，必须给它提供最大的电流，谐振器阻抗具有其最小值。通过谐振器104的电流12是以下两个电流之和通过无稳态多谐振荡器电路103的有源器件105的电流和利用移相器102提供的VCCS101的相移电流110。在无稳态多谐振荡器电路103利用谐振器104的谐振频率振荡时，必须给此谐振器提供大电流，否则频移出现并且电路模块100与100′中的两个相同的无稳态多谐振荡器电路103不能正交耦合。在此条件下，此谐振器如同具有大相位噪声电平的低Q电路动作。为了避免上述情况，利用移相器102提供的相移电流110和通过无稳态多谐振荡器103的有源器件105的电流111相移非常小的相角，因此可以认为它们同相。在这些情况下，提供给谐振器104的电流112尽可能大。因此，无稳态多谐振荡器电路103利用谐振器104的频率振荡，所以改善相位噪声，并且正交耦合两个相同的无稳态多谐振荡器电路。这两个相同的电路模块100与100′还包括控制振荡器的振荡频率的装置。根据如何建立这些谐振器，这些控制装置是机械、电、光、热装置。正交耦合可控振荡器(振荡器)的实际实施的一个实施例公开在图3中。为了示意目的，使用CMOS晶体管。然而，可以利用双极、CMOS或BiCMOS技术或其组合来实施此电路。对于双极晶体管来说，控制电极、第一主电极和第二主电极分别对应于基极、发射极和集电极。对于MOS晶体管来说，控制电极、第一主电极和第二主电极分别对应于栅极、源极和漏极。图1所示的两个相同的电路模块100与100′在图3中利用虚线来表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正交耦合可控振荡器，包括：第一与第二电路模块，每个电路模块（１００与１００′）包括无稳态多谐振荡器电路（１０３），第一电路模块（１００）与第二电路模块（１００′）耦合，而第二电路模块（１００′）与第一电路模块（１００）交叉耦合在 每个电路模块（１００与１００′）中，第一与第二压控电流源（１０１）（ＶＣＣＳ）的特征在于：每个电路模块（１００与１００′）具有谐振器（１０４），用于确定那个模块中包括的无稳态多谐振荡器电路（１０３）的振荡频率，在每个电路模块（１００ 与１００′）中，每个ＶＣＣＳ与相应的移相器（１０２）耦合，用于移位利用ＶＣＣＳ（１０１）提供给那个电路模块中包括的谐振器（１０４）的电流（１１０）的相位。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DMW利奈茨，EC迪克曼斯，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]