频率合成器及产生分频信号的方法技术

本发明专利技术揭示了一种频率合成器和产生分频信号的方法。频率合成器包括：电压受控振荡器、第一分频器、比较器、回路滤波器、分频单元及混合器。产生分频信号的方法包含：用电压受控振荡器产生振荡信号、用第一分频器分割从电压受控振荡器输出的信号的频率从而输出分频信号、用比较器比较分频信号的相位与参考信号的相位并输出相位差值信号、使差值信号光滑，并用混合器单元混合分频信号和从电压控制振荡器输出的信号，并输出混合信号。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于移动无线电装置的频率合成器，以及产生分频信号的方法，用它可以在一个很宽的频带范围内，获得稳定优异的C/N特性(比)。相关技术的描述对于移动无线电装置如蜂窝电话而言，频率合成器用来从参考信号中产生任意的本地振荡频率。目前，用户希望实现蜂窝电话本身能够处理多个移动通信系统，如GSM(全球移动通信系统)，IMT(国际移动通信)2000之类，其频率互不相同。为使蜂窝电话能处理多个移动通信系统，频率分成器必须能在很宽的频带范围内工作。用于这些蜂窝电话的频率合成器如图5所示，它包括一个电压受控振荡器1，可使信号产生振荡，信号的频率对应于施加在频率控制电压端子上的电压(Vt)，由此可使振荡信号(输出信号)的频带按照频带控制信号进行变化，下文中，“VCO”皆指电压受控振荡器1。频率合成器还包括一个可调分频器2，用于分割来自VCO1的输出信号频率，该频率在下文中称为“fvco”；包括一个相位比较器3，用于比较来自分频器2的输出信号(分频信号)的相位，该频率在下文中称为“fdiv”，对应的参考信号的频率，下文中写作“fref”，由此，输出的信号代表输出信号(fdiv)的相位与参考信号(fref)的相位之间的相位差。频率合成器还包括一个回路滤波器4，用于使相位比较器3输出的信号光滑。图6是表示VCO1工作原理的电路图。VCO1包括电容C0，负电阻-R和电感L，它们都互相并联。VCO1也包括电容C1和可变电容Cv，它们互相串联。电容C1和可变电容Cv的串联部分与C0并联。VCO1还包括电容2和开关SW，它们互相串联。电容C2和开关SW的串联部分与C0并联。下面说明图6所示线路图的工作原理。负电阻-R、电容C0和电感L组成的并联部分再与有源元件如晶体管之类并联，有源元件上加载电压可供电。负电阻-R不同于一般电阻是因为它亦能供电。VCO1的振荡频率即是VCO1的输出信号频率fcvo，在开关SW处于关断的时候可用等式(1)来表示，在开关SW处于开启的时候，可用等式(2)来表示fvco|SW=OFF=1/----(1)]]>fvco|SW=ON=1/----(2)]]>这表示VCO1允许振荡频率带随开关SW的开与关(ON/OFF)而改变。如图14所示，当频率合成器上施加了VCO以后，可变电容Cv上就加上了控制电压，使可变电容Cr的电容发生变化，由此改变振荡频率fvco。在本频率合成器中，通过改变可变分频器2的分频比，可改变分频器2输出信号的频率fdiv，从而相位比较器3输出一个介于输出信号(fdiv)与参考信号(fref)之间的相位差信号。输出的相位差信号通过回路滤波器4输送到VCO1，使频率控制电压端的电压Vt发生变化，由此改变输出信号(fvco)。也就是说，频率合成器的结构是一个负反馈回路，因此，最终当参考信号(fref)的相位与输出信号(fdiv)的相位互相重合时，输出信号(fdiv)的相位便锁定在参考信号(fref)的相位上，使从VCO1输出的信号频率保持稳定。调整频率带控制信号，将它设置成在期望的频率带内进行振荡，并调整可变分频器2的分频比，使输出信号(fvco)的相位锁定在预期的频带内。但是，在具有上述可调频带功能的频率合成器中，分割VCO中的电容，可使频带可调，从而VCO的控制灵敏度(它代表每隔1V的控制电压，振荡频率的变化宽度，其单位为)同时改变，这样，频率合成器的C/N特性必须按照所选(切换)频带作相应改变。只调整VCO中可变电容器的电容是不足以大幅度调整频带的，这样就必须调整VCO中电感器的电感，由此扩大了VCO的电路的尺寸。当频带只能通过调整VCO中的电容而改变时，电感与电容之间的平衡就受到损害，振荡电流就减小，由此降低了VCO的输出水平，有时会使VCO的振荡停止。将开关之类加进谐振电路中，会造成所增开关的“开”电阻和寄生电容，由此会降低振荡器的质量因子Q，从而降低VCO本身的C/N。另外，若在移动无线电装置中采用上述频率合成器，频率合成器中使用的频带会改变移动无线电装置的通信质量。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服上述缺点。因此，本专利技术的目标是提供一种频率合成器和产生分频信号的方法，用它可切换频带，而无需大幅度改变其C/N特性。根据本专利技术的目的，提供的频率合成器包括电压受控振荡器，它有一个产生振荡信号的端子，振荡信号的频率对应于施加于该端子的控制信号第一分频器，用于分割电压受控振荡器中输出信号的频率，这样就可以输出第一分频信号，该第一分频信号具有一个分割频率；比较器，用来将第一分频信号的相位与参考信号的相位进行比较，这样就可以输出一个差值信号，它代表第一分频信号的相位与参考信号的相位之差；回路过滤器，它用来使从比较器输出的差值信号光滑，这样就可以向电压受控振荡器的端子输出平滑的信号作为控制信号；分频单元，用来分割从电压控制振荡器输出的信号的频率，从而输出第二分频信号，该第二分频信号具有一个分割频率；以及混合器，用来将分频器输出的第二分频信号和电压控制振荡器输出的信号混合起来，以输出一个混合信号。本专利技术的另一个目的是提供一种产生分频信号的方法，它包括以下步骤由电压受控振荡器使某个信号产生振荡，该信号的频率对应于控制信号，该电压受控振荡器有一个端子，该控制信号施加于该端子上；由第一分频器分割从电压受控振荡器输出的信号频率，从而输出一个分频信号，该分频信号有一个分割频率；通过比较器将分频信号的相位与参考信号的相位进行比较，从而输出一个差值信号，它代表分频信号与参考信号之间的相位差；使从比较器输出的差值信号光滑，从而将平滑信号作为控制信号提供至电压受控振荡器的端子；并通过混合器将分频信号和电压控制振荡器输出的信号混合起来，从而输出一个混合信号，该分频信号是通过分割从电压受控振荡器输出的信号频率而获得的。根据本专利技术的两个目的，只有控制分频装置的分频比和混合装置的操作模式(上变频模式和下变频模式)，可使频带得到切换，从而将分频比和操作模式设定为与PLL(相位锁定回路)无关。这样，即使频带被切换，回路的特性也不变，从而使电压受控振荡器的控制灵敏度及其C/N特性也不变。另外，也避免了电压受控振荡器的振荡电流减小，防止了其振荡操作的中止。附图说明通过对参照附图进行的实施例描述，读者可了解本专利技术的其他目的和各个方面。图1是按照本专利技术第一个实施例频率合成器构成的框图；图2是如图1所示按照本专利技术第一个实施例的VCO工作原理的电路图；图3是如图1所示按照本专利技术第一个实施例的混合器结构电路图；图4是按照本专利技术第一个实施例的频率合成器结构的示意框图；图5是常规频率合成器结构的框图；图6是图5所示VCO工作原理的电路图。具体实施例方式本专利技术的具体实施方式将在下文中参照附图加以描述。若偶尔有元件与图5中所示相同，就被认为具有相同的特性值，而不另作赘述。(第一个实施例)按照本专利技术的第一个实施例(如图1所示)的频率合成器F1包括VCO 1A，分频器2，相位比较器3和回路滤波器4，其结构类似于图5所示。另外，频率合成器F1包括分频器5，可按照先前依据控制信号设定的分频比，分割从VCO1输出的信号。它还包括一个混合器6，可将分频器2输出的信号与从VCO 1A输出的信号混合起来，这是与图5所示常规频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频率合成器，它包括：带端子的电压受控振荡器，其振荡信号的频率对应于施加于所述端子上的控制信号；第一分频器，用来分割从电压受控振荡器输出的信号的频率，从而输出第一分频信号，所述第一分频信号具有一个分割频率；比较器，用来比较第一 分频信号的相位和参考信号的相位，从而输出一个表示第一分频信号的相位与参考信号的相位之差的差值信号；回路滤波器，用来使从比较器输出的差值信号光滑，从而向电压受控振荡器端子输出一个平滑信号作为控制信号；分频单元，用来分割从电压控制振荡器 输出的信号的频率，从而输出第二分频信号，所述第二分频信号有一个分割频率；以及混合器单元，用来混合从分频单元输出的第二分频信号和从电压控制振荡器输出的信号，从而输出一个混和信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：平野俊介，安永毅，宫原泰德，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]