專利名稱：頻率合成器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于構(gòu)成無線通信系統(tǒng)的無線通信電路的頻率合成器，尤其涉及有效適用于使用寬頻帶中的多頻帶收發(fā)數(shù)據(jù)的無線通信電路和系統(tǒng)的頻率合成器。
背景技術(shù)：
一般來說，無線通信系統(tǒng)為了進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)而使用預(yù)定的頻帶。例如，在作為無線局域網(wǎng)(LAN)的美國標(biāo)準(zhǔn)而眾所周知的IEEE802.11g中使用2.4GHz～2.47GHz的頻帶，在通信距離50～100m的范圍內(nèi)作為最大傳送速度實(shí)現(xiàn)54Mbps。但是，普通用戶對數(shù)據(jù)的要求逐年增高，強(qiáng)烈希望能在短時(shí)間內(nèi)將高清晰靜止圖像及音樂數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)圖像數(shù)據(jù)下載到用戶的便攜設(shè)備上。與該要求相應(yīng)的1種技術(shù)為超寬帶(Ultra Wide BandUWB)無線通信。UWB無線通信自2002年4月美國聯(lián)邦通信委員會(huì)許可UWB的工業(yè)利用以來，許多機(jī)構(gòu)正在對其進(jìn)行研究開發(fā)。
在這樣的UWB無線通信中，該UWB無線通信用的本振信號發(fā)生電路例如記載于非專利文獻(xiàn)1、非專利文獻(xiàn)2、專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2、專利文獻(xiàn)3、以及專利文獻(xiàn)4等。
在非專利文獻(xiàn)1中，由能夠生成4相信號、應(yīng)用了使用由電感器和電容器構(gòu)成的共振電路的振蕩器的基準(zhǔn)信號發(fā)生器生成了振蕩頻率fREF之后，使用多個(gè)2分頻電路和單邊帶混頻器(Single SidebandMixerSSB混頻器)來生成多個(gè)頻率的信號。
在非專利文獻(xiàn)2中，設(shè)置2個(gè)基準(zhǔn)信號發(fā)生器，同時(shí)生成528MHz的整數(shù)倍的頻率和小數(shù)倍的頻率，并在此基礎(chǔ)上同時(shí)使用3個(gè)SSB混頻器來反復(fù)進(jìn)行頻率的加減運(yùn)算，生成子帶(subband)的中心頻率。
在專利文獻(xiàn)1中，在高速頻率跳變用本機(jī)發(fā)生器中，生成基準(zhǔn)頻率并分為4路，使用5分頻、3分頻、4分頻、2分頻的多個(gè)分頻器來生成多個(gè)頻率的信號。
在專利文獻(xiàn)2中，在使用至少含有2個(gè)由2個(gè)以上基準(zhǔn)頻率構(gòu)成的頻率組的UWB來收發(fā)數(shù)據(jù)的通信系統(tǒng)中，使用1個(gè)本機(jī)振蕩器和1個(gè)PLL來生成多個(gè)基準(zhǔn)頻率。
在專利文獻(xiàn)3中，在合成2個(gè)以上頻率得到新頻率的頻率合成裝置中，對基準(zhǔn)頻率進(jìn)行2分頻而得到采樣頻率，進(jìn)而進(jìn)行2分頻、4分頻、8分頻而生成多個(gè)頻率。
在專利文獻(xiàn)4中，在使用1個(gè)本振信號和至少2個(gè)中頻信號來生成載波的SSB發(fā)生裝置中，生成由對各頻率進(jìn)行了相位移動(dòng)的信號和未進(jìn)行相位移動(dòng)的信號構(gòu)成的組信號，并從其中選擇一個(gè)組信號來傳輸?shù)絊SB發(fā)生裝置。
A I smail等“A3.1 to 8.2GHz Direct ConversionReceiver for MB-OFDM UWB Communications”(美國)，IEEESolid-State Circuits Conference，2005年論文集，演講號11.5、pp.208～210[非專利文獻(xiàn)2]C-F.Liang等，“A 14-band Frequency Synthesizer forMB-OFDM UWB Application”(美國)，IEEE Solid-State CircuitsConference，2006年論文集，演講號6.7、pp.126～128[專利文獻(xiàn)1]日本特開2005-175698號公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]日本特開2005-198304號公報(bào)[專利文獻(xiàn)3]日本特開2005-129993號公報(bào)[專利文獻(xiàn)4]日本特開2005-39827號公報(bào)發(fā)明內(nèi)容對于上述那樣的UWB無線通信，近年來提出了面向室內(nèi)通信使用多頻帶OFDM(MB-OFDM)方式的UWB無線通信用的頻率配置。將使用了該MB-OFDM方式的UWB無線通信用的頻率配置示于圖7。由圖7可知，UWB被劃分為以3432MHz為中心頻率的、具有528MHz帶寬的第一子帶至以10296MHz為中心頻率的、同樣具有528MHz的帶寬的第十四子帶。將這些子帶每3個(gè)分為1組，由第一至第三、第四至第六、第七至第九、第十至第十二、以及第十三和第十四形成的這5個(gè)組構(gòu)成。各子帶的中心頻率按從低到高的順序分別為3432、3960、4488、5016、5544、6072、6600、7128、7656、8184、8712、9240、9768、10296(單位MHz)。能夠按每個(gè)組構(gòu)成稱為微微網(wǎng)(piconet)的通信網(wǎng)，但目前開發(fā)出了使用頻率低的第一組的子帶形成微微網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)無線通信的裝置。
但是，為了對更多的用戶提供高速數(shù)據(jù)傳輸用的無線通信，需要廣泛使用設(shè)于約3GHz至約10GHz以及UWB頻帶的子帶來增加微微網(wǎng)數(shù)量。因此，在收發(fā)UWB信號的無線電路中，為了進(jìn)行接收信號的解調(diào)和發(fā)送信號的調(diào)制，需要生成上述第一至第十四子帶的中心頻率作為本振信號。對于由MB-OFDM方式無線電路生成的本振信號，需要信號的載波頻率在短時(shí)間內(nèi)在子帶中心頻率之間跳變，該載波頻率切換所容許的時(shí)間被規(guī)定為最長9.5ns。在現(xiàn)有的本振信號的頻率切換中使用了鎖相環(huán)(PLL)，但PLL方式是通過構(gòu)成負(fù)反饋環(huán)而成立的，因此存在本振信號的頻率的切換時(shí)間長，需要耗費(fèi)數(shù)ms的缺點(diǎn)。根據(jù)以上的背景技術(shù)，需要進(jìn)行用于在寬頻范圍內(nèi)生成UWB無線通信用的本振信號的技術(shù)開發(fā)。
這樣的UWB無線通信用的本振信號發(fā)生電路記載在上述非專利文獻(xiàn)1、2和上述專利文獻(xiàn)1～4等中。
在上述非專利文獻(xiàn)1中，在由基準(zhǔn)信號發(fā)生器生成了振蕩頻率fREF之后，能夠使用多個(gè)2分頻電路和單邊帶混頻器產(chǎn)生最小為fREF·(4/64)的頻率、最大為fREF·(76/64)的頻率。但是，即便在注意到UWB無線通信用的子帶中心頻率，設(shè)定fREF＝16896MHz的情況下，在多個(gè)生成頻率中符合圖7的子帶中心頻率的也僅有3432、3960、4488MHz這三個(gè)頻率。因此，具有無法較寬地覆蓋圖7所示的頻帶的缺點(diǎn)。
另外，在上述非專利文獻(xiàn)1的結(jié)構(gòu)中，前提是將基準(zhǔn)信號發(fā)生器輸出取為4相輸出，但是這種結(jié)構(gòu)作為本振信號發(fā)生電路是存在問題的。在本振信號發(fā)生電路中要求的技術(shù)指標(biāo)中尤為重要的是(1)無寄生成分地提供的預(yù)定頻率范圍的正弦波信號；(2)輸出信號為低噪聲。輸出信號的噪聲如果在頻率區(qū)域考慮則能夠以相位噪聲考慮，能夠謀求其值的降低。根據(jù)上述非專利文獻(xiàn)1，在決定本振信號發(fā)生電路的信號品質(zhì)的基準(zhǔn)信號發(fā)生器中，為了得到相對相位為0°、90°、180°、270°的4相輸出信號而使用4相輸出型振蕩電路。
圖8示出4相輸出型的振蕩電路的一例。另外，圖9示出2相(差動(dòng))輸出型的振蕩電路的一例，上述相位噪聲與對于普通噪聲的概念相同，產(chǎn)生噪聲的能動(dòng)元件的個(gè)數(shù)越多則總噪聲越增加，因此在以相等的條件比較消耗電流時(shí)，圖8所示的4相輸出型的振蕩電路與2相輸出型的振蕩電路比較，可明顯定性為該4相輸出型的振蕩電路的相位噪聲大。另外，雖然能夠通過使偏置電流增加使振蕩振幅增大來抑制相位噪聲，但是會(huì)造成如下結(jié)果需要偏置電流為原來的2相輸出型的2倍，這將使功耗進(jìn)一步增大。根據(jù)以上的研究，將頻率合成器的基準(zhǔn)信號發(fā)生器的輸出信號取為相位噪聲少的高純度信號是尤為重要的，因此即便基準(zhǔn)信號發(fā)生器的輸出形式為差動(dòng)型，能夠生成所希望頻率的信號的頻率合成器的機(jī)構(gòu)也是必不可少的。
另外，在上述非專利文獻(xiàn)2中，能夠同時(shí)生成528MHz的整數(shù)倍的頻率和小數(shù)倍的頻率，并在此基礎(chǔ)上反復(fù)進(jìn)行頻率的加減運(yùn)算，生成圖7所示的第一至第十四子帶中心頻率。另一方面，由于需要使用2個(gè)基準(zhǔn)信號發(fā)生器，因此存在如下缺點(diǎn)功耗和芯片面積增大，進(jìn)而在產(chǎn)生高頻側(cè)的UWB子帶中心頻率時(shí)需要使SSB混頻器的3級全部工作，所以功耗將進(jìn)一步增大。另外，由于混頻器為3級級聯(lián)，以及混頻器的非線性動(dòng)作引起的寄生信號，將會(huì)導(dǎo)致在輸出頻率附近產(chǎn)生許多無用的寄生頻率。因此，期待使輸出信號的純度提高并且以低消耗電流生成UWB無線通信用的本振信號的技術(shù)開發(fā)。
因此，本發(fā)明是為了克服上述問題而做出的，其目的在于提供一種在用于生成在超寬頻帶內(nèi)使用的本振信號的結(jié)構(gòu)中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低相位噪聲和低功耗的方法。
本發(fā)明的上述及其他目的和新的特征，將會(huì)根據(jù)本說明書的記載和附圖得到明確。
簡單說明本申請所公開的發(fā)明中具有代表性的技術(shù)概要如下。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的頻率合成器，其特征在于，包括基準(zhǔn)信號發(fā)生器，輸出單一頻率的信號；頻率倍增器，基于輸入信號的頻率，生成1個(gè)以上不同頻率的中間信號而作為輸出信號輸出，按照頻率倍增器控制信號控制各中間信號使其輸出或停止輸出，頻率選擇器，具有1個(gè)以上的輸入端子，輸出按照頻率選擇器控制信號選擇出的輸入信號；混頻器，對2個(gè)輸入信號實(shí)施混頻處理而生成輸出信號；以及頻率合成器控制電路，具有頻率合成器控制端子，其中，將上述基準(zhǔn)信號發(fā)生器的輸出作為上述頻率倍增器的輸入，將上述頻率倍增器的1個(gè)以上的輸出作為上述頻率選擇器的1個(gè)以上的輸入，將上述頻率選擇器的輸出、和上述頻率倍增器的輸出中的1個(gè)輸出作為上述混頻器的第一和第二輸入，將上述混頻器的輸出作為頻率合成器的輸出。
通過這樣組合頻率倍增器、頻率選擇器及混頻器，能夠提供一種在基準(zhǔn)信號發(fā)生器的輸出頻率fREF的7/60～41/60的范圍內(nèi)輸出fREF×(2n+1)/60(在此n為3～20中的任意整數(shù))的頻率的信號的頻率合成器，基準(zhǔn)信號發(fā)生器的輸出能夠以差動(dòng)輸出形式生成上述輸出頻率，因此能夠構(gòu)成低相位噪聲的寬頻帶頻率合成器，提供本振信號。
簡單說明能夠根據(jù)本申請所公開的發(fā)明中具有代表性的技術(shù)得到的效果如下。
根據(jù)本發(fā)明，基于能夠?qū)?相輸出實(shí)現(xiàn)低相位噪聲的差動(dòng)輸出形式的基準(zhǔn)信號發(fā)生器，組合頻率倍增器、頻率選擇器及混頻器，通過這樣構(gòu)成能夠以低噪聲、低功耗提供UWB通信用的14子帶中心頻率所對應(yīng)的本振信號。


圖1是用于說明本發(fā)明的頻率合成器的第一實(shí)施方式(整體結(jié)構(gòu))的圖。
圖2是用于說明本發(fā)明的頻率合成器的第二實(shí)施方式(混頻器的結(jié)構(gòu))的圖。
圖3是用于說明本發(fā)明的頻率合成器的第三實(shí)施方式(LO輸入緩存電路的結(jié)構(gòu))的圖。
圖4是用于說明本發(fā)明的頻率合成器的第四實(shí)施方式(LO輸緩存電路的結(jié)構(gòu))的圖。
圖5是用于說明本發(fā)明的頻率合成器的第五實(shí)施方式(包括頻率合成器的無線通信機(jī))的圖。
圖6是用于說明本發(fā)明的頻率合成器的第六實(shí)施方式(包括頻率合成器的無線通信機(jī))的圖。
圖7是用于說明使用了MB-OFDM方式的UWB無線通信用的頻率配置的圖。
圖8是用于說明4相輸出形式的振蕩電路的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是用于說明2相輸出形式的振蕩電路的電路結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的頻率合成器的實(shí)施方式。在用于說明實(shí)施方式的所有附圖中，對同一部件原則上標(biāo)以相同的標(biāo)記，省略其反復(fù)的說明。
(第一實(shí)施方式)圖1示出本發(fā)明的頻率合成器的第一實(shí)施方式(整體結(jié)構(gòu))。圖1所示的頻率合成器具有基準(zhǔn)信號發(fā)生器(SG)1，輸出單一頻率的信號；頻率倍增器2，基于輸入信號的頻率而生成1個(gè)以上不同頻率的中間信號來作為輸出信號輸出，由頻率倍增器控制信號控制各中間信號的輸出或輸出停止；頻率選擇器(SEL)3，具有1個(gè)以上輸入端子，輸出根據(jù)頻率選擇器控制信號所選擇的輸入信號；混頻器(SSBM)4，對2個(gè)輸入信號實(shí)施混頻處理而生成輸出信號；以及頻率合成器控制電路5，具有頻率合成器控制端子。
在這樣的頻率合成器的結(jié)構(gòu)中，進(jìn)行如下連接將基準(zhǔn)信號發(fā)生器1的輸出作為頻率倍增器2的輸入，將頻率倍增器2的1個(gè)以上的輸出作為頻率選擇器3的1個(gè)以上的輸入，將頻率選擇器3的輸出和頻率倍增器2的輸出中的1個(gè)輸出作為混頻器4的第一輸入和第二輸入，將混頻器4的輸出作為頻率合成器的輸出。特別是能夠利用被輸入到頻率合成器控制端子上的控制信號來控制其輸出頻率，并且將頻率倍增器2和頻率選擇器3的不需要工作的內(nèi)部電路的電源局部關(guān)斷。
在本結(jié)構(gòu)中，基準(zhǔn)信號發(fā)生器1具有輸出正相和反相差動(dòng)信號的2個(gè)輸出端子，從頻率合成器基準(zhǔn)時(shí)鐘用輸入端子324輸入頻率合成器基準(zhǔn)時(shí)鐘，以頻率fREF產(chǎn)生正相、反相差動(dòng)信號，并將其輸出連接至頻率倍增器2的差動(dòng)輸入上。
頻率倍增器2具有2個(gè)輸入端子，輸入正相和反相差動(dòng)信號；4個(gè)輸出端子，基于輸入信號的頻率而輸出使具有不同頻率的1種以上輸出信號分別偏移90°相位的4相信號；分頻部21，具備1個(gè)以上具有不同分頻數(shù)的分頻電路；混頻部22，以由分頻部21所生成的信號為基準(zhǔn)，將通過混頻處理進(jìn)行頻率的加減運(yùn)算后生成的頻率信號作為輸出；以及頻率倍增器控制部23，該頻率倍增器基于所輸入的基準(zhǔn)信號，由分頻部21產(chǎn)生多個(gè)頻率的信號，并由設(shè)于后級的混頻部22中的單邊帶(SSB)混頻器進(jìn)一步對分頻部21輸出的多個(gè)信號進(jìn)行頻率加減運(yùn)算，從而生成UWB各子帶中第二、第五、第八、第十一、第十四的中心頻率，并作為4相信號(具有0°、90°、180°、270°的相位差)輸出。
該頻率倍增器2的分頻部21，作為分頻電路具有4個(gè)2分頻電路(DIV2)24、1個(gè)3分頻電路(DIV3)25、1個(gè)5分頻電路(DIV5)26，包括將差動(dòng)輸入信號作為輸入信號來進(jìn)行2分頻并輸出其4相信號的第一路徑(2分頻電路)；進(jìn)行4分頻并輸出其4相信號的第二路徑(2分頻電路+2分頻電路)；進(jìn)行10分頻并輸出其4相信號的第三路徑(5分頻電路+2分頻電路)；進(jìn)行20分頻并輸出其4相信號的第四路徑(5分頻電路+2分頻電路+2分頻電路)；以及進(jìn)行30分頻并輸出其4相信號的第五路徑(5分頻電路+2分頻電路+3分頻電路)。
另外，頻率合成器2的混頻部22具有3個(gè)混頻器(SSBM)4，進(jìn)行如下連接將第一混頻器的2個(gè)輸入中的第一輸入端子連接在第二路徑的輸出端子上，將第二輸入端子連接在第三路徑的輸出端子上，將第一混頻器的輸出作為第一輸出，將第二混頻器的2個(gè)輸入中的第一輸入端子連接在第一路徑的輸出端子上，將第二輸入端子連接在第四路徑的輸出端子上，將第二混頻器的輸出作為輸出，將第三混頻器的2個(gè)輸入中的第一輸入端子連接在第二混頻器的輸出端子上，將第二輸入端子連接在第三路徑的輸出端子上，將第三混頻器的輸出作為第三輸出，將第五路徑作為第四輸出。
頻率選擇器3具有至少一組由4個(gè)輸入端子構(gòu)成的輸入端子組，將4相信號作為輸入信號；和1個(gè)輸出端子，輸出偏移了90°相位的4相信號，對頻率倍增器2輸出的多個(gè)信號中按照頻率合成器控制電路5的控制信號(經(jīng)由選擇控制端子31)所指示的1個(gè)輸入信號實(shí)施了放大和頻率選擇濾波處理后，將其作為頻率選擇器3的輸出信號作為4相信號輸出。
混頻器4將一組頻率倍增器2輸出的任意偏移了90°相位的4相信號和1組頻率選擇器3輸出的偏移了90°相位的4相信號作為輸入，作為輸出信號也是從4個(gè)輸出端子輸出一組相位偏移了90°的4相信號。即，將頻率選擇器3輸出的4相信號作為RF輸入信號(頻率fRF)，并將從頻率倍增器2輸出的4相信號作為LO輸入信號(頻率fLO)，將利用混頻功能進(jìn)行了頻率加減運(yùn)算的4相輸出作為IF輸出信號(頻率fIF)輸出，并將其作為頻率合成器的輸出信號。對于混頻器4，在其混頻功能中，具有頻率的相加運(yùn)算(fRF+fLO)、相減運(yùn)算(fRF-fLO)、以及使LO信號衰減而僅使RF信號通過開輸出(fRF)這3種工作模式，其控制根據(jù)施加在混頻器輸出頻率控制端子42上的信號來進(jìn)行。
頻率合成器控制電路5由邏輯電路構(gòu)成，按照施加在頻率合成器控制端子323上的頻率合成器控制信號控制頻率倍增器2內(nèi)部的頻率倍增器控制部23、頻率選擇器3、混頻器4的動(dòng)作狀態(tài)，將由頻率合成器控制信號所確定的頻率的信號作為頻率合成器的輸出來進(jìn)行輸出。
在如上述那樣構(gòu)成的頻率合成器中，通過組合頻率倍增器2、頻率選擇器3、以及混頻器4，能夠在相對于基準(zhǔn)信號發(fā)生器1的輸出頻率fREF為7/60～41/60的范圍內(nèi)輸出fREF×(2n+1)/60(在此n為3～20中的任意整數(shù))的頻率的信號。此時(shí)，多個(gè)子帶被按預(yù)定數(shù)的子帶分為多個(gè)帶組，在頻率選擇器的前級，從多個(gè)帶組中選擇1個(gè)帶組，在頻率選擇器的后級，從所選擇的1個(gè)帶組中選擇1個(gè)子帶。進(jìn)而，在帶組中，具有中心子帶和其上下的子帶，在頻率選擇器的后級，上下的子帶從中心的子帶分開，生成第一子帶～第十四子帶并輸出。
以下，使用記載于圖1中的頻率值詳細(xì)說明頻率合成器的動(dòng)作。
基準(zhǔn)信號發(fā)生器1產(chǎn)生15840MHz頻率的差動(dòng)信號。如上所述，在頻率倍增器2和頻率選擇器3中傳送著4相信號，但在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，在基準(zhǔn)信號發(fā)生器1中做成差動(dòng)輸出。這是因?yàn)樵跇?gòu)成基準(zhǔn)信號發(fā)生器1的振蕩器在例如使用了由電感器和電容器構(gòu)成的共振電路的LC共振振蕩器中不采用差動(dòng)輸出而是采用了4相輸出結(jié)構(gòu)的振蕩電路結(jié)構(gòu)時(shí)，與差動(dòng)輸出結(jié)構(gòu)的振蕩電路結(jié)構(gòu)相比，作為輸出信號的純度的指標(biāo)的相位噪聲增加。因此，從使頻率合成器的輸出信號噪聲降低的觀點(diǎn)出發(fā)，在基準(zhǔn)信號發(fā)生器1中做成差動(dòng)輸出。
在頻率倍增器2的分頻部21中，對于15840MHz的輸入信號，使用多個(gè)2分頻電路24、3分頻電路25、5分頻電路26實(shí)現(xiàn)圖1所示的結(jié)構(gòu)。利用這樣的結(jié)構(gòu)，能夠生成具有7920MHz(2分頻)、3960MHz(2分頻+2分頻)、1584MHz(5分頻+2分頻)、792MHz(5分頻+2分頻+2分頻)、528MHz(5分頻+2分頻+3分頻)頻率的信號。通過在分頻電路中選擇公知的4相輸出型的電路結(jié)構(gòu)，這些生成的信號作為4相信號輸入到下一級的頻率倍增器2的混頻部22。
在混頻部22中，使用3個(gè)混頻器4生成UWB子帶的中心頻率。在第一混頻器中，通過將3960MHz作為RF輸入，將1584MHz作為LO輸入，使施加在混頻器輸出頻率控制端子42上的混頻器輸出頻率控制信號發(fā)生變化，由此將RF信號頻率的通過輸出、對RF信號和LO信號進(jìn)行了頻率相加運(yùn)算后的信號作為混頻器輸出，從而能夠輸出UWB子帶#2的3960MHz和#5的5544MHz。另外，在第二混頻器中，將7920MHz作為RF輸入，將792MHz作為LO輸入，同樣使施加在端子42上的混頻器輸出頻率控制信號發(fā)生變化，由此將對RF信號和LO信號進(jìn)行了頻率相減和相加運(yùn)算后的信號作為混頻器輸出，從而能夠輸出UWB子帶#8的7128MHz和#11的8712MHz。對于UWB子帶#14的10296MHz，將第二混頻器的輸出頻率設(shè)定為8712MHz，將其信號作為第三混頻器的RF輸入，將1584MHz作為LO輸入，同樣按照施加在端子42上的混頻器輸出頻率控制信號實(shí)施頻率相加運(yùn)算，從而能夠輸出10296MHz的信號。在分頻部21中所生成的528MHz的信號不在混頻部22中使用而直接作為頻率倍增器2輸出的1個(gè)4相輸出信號。
頻率選擇器3在這3個(gè)4相輸入中，由施加在端子31上的選擇器控制信號來選擇輸出由頻率合成器控制信號按時(shí)分方式出現(xiàn)的5個(gè)UWB子帶頻率中的1個(gè)。
混頻器4將由頻率選擇器3所選擇出的UWB子帶#2、#5、#8、#11、#14的中心頻率的4相輸入信號作為RF輸入信號，將頻率倍增器2輸出的信號中的528MHz的4相輸出信號作為LO輸入信號，將進(jìn)行了上述頻率混頻處理之后的4相輸出作為混頻器輸出。對于混頻器輸出信號而言，能夠按照施加在混頻器輸出頻率控制端子42上的混頻器輸出頻率控制信號輸出(fRF+fLO、fRF-fLO)的頻率。此時(shí)LO信號的頻率設(shè)定為528MHz，該頻率與UWB子帶的中心頻率間的步長頻率即528MHz相等。因此，在混頻器4中，RF輸入頻率能夠按照混頻器輸出頻率控制端子42的控制信號，在為UWB子帶#2的中心頻率時(shí)適當(dāng)輸出#1和#3的頻率；在為UWB子帶#5的中心頻率時(shí)適當(dāng)輸出#4和#6的頻率；在為UWB子帶#8的中心頻率時(shí)適當(dāng)輸出#7和#9的頻率；在為UWB子帶#11的中心頻率時(shí)適當(dāng)輸出#10和#12的頻率；在為UWB子帶#14的中心頻率時(shí)適當(dāng)輸出#13的頻率。即，在圖1所示的頻率合成器的結(jié)構(gòu)中，能夠輸出圖7所示的UWB子帶的全部14個(gè)頻帶。
以下，敘述本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式除了具有能夠全部覆蓋上述的UWB子帶這樣的優(yōu)點(diǎn)以外，與現(xiàn)有技術(shù)(例如非專利文獻(xiàn)1和2)相比還同時(shí)具有如下的2個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即(1)基準(zhǔn)信號發(fā)生器的輸出形式能夠應(yīng)用相位噪聲特性優(yōu)良的差動(dòng)形式；(2)具有如下功能基于頻率和合成器控制信號，按照頻率倍增器輸出信號和頻率選擇器控制信號進(jìn)行在頻率合成器輸出頻率的生成中不需要的電路的電源關(guān)斷，根據(jù)輸出頻率的值進(jìn)行變化但將功耗抑制到較低程度。
(第二實(shí)施方式)圖2示出本發(fā)明的頻率合成器的第二實(shí)施方式(混頻器的結(jié)構(gòu))。圖2所示的混頻器4是頻率合成器的最末級的混頻器，且是頻率倍增器2的混頻部22的各混頻器，與4相信號對應(yīng)具有以下構(gòu)成部分4個(gè)第一輸入端子(InRF0、InRF180、InRF90、InRF270)、4個(gè)第二輸入端子(InLO0、InLO180、InLO90、InLO270)、以及4個(gè)第一輸出端子(OutIF0、OutIF180、OutIF90、OutIF270)；1個(gè)混頻器電源控制端子(Cntp)41、1個(gè)混頻器輸出頻率控制端子(CntF)42、2個(gè)RF輸入緩存電路(RFBUF)43、2個(gè)LO輸入緩存電路(LOBUF)47、雙平衡混頻器(DBM)44、1個(gè)加法電路(ADDC)46、1個(gè)減法電路(SUBC)45、2個(gè)IF輸出緩存電路(IFBUF)61、1個(gè)電源控制電路(Pcnt)48、1個(gè)混頻器輸出頻率控制電路(Fcnt)49。
在該混頻器4的結(jié)構(gòu)中進(jìn)行如下連接將混頻器4的第一4相輸入(0°、180°、90°、270°)中的相位0°和相位180°作為第一RF輸入緩存電路的差動(dòng)輸入，將相位90°和270°作為第二RF輸入緩存電路的差動(dòng)輸入，將混頻器4的第二4相輸入(0°、1 80°、90°、270°)中的相位0°和相位180°作為第一LO輸入緩存電路的差動(dòng)輸入，將相位90°和相位270°作為第二LO輸入緩存電路的差動(dòng)輸入，將混頻器輸出頻率控制信號作為混頻器輸出頻率控制電路的控制信號。進(jìn)而，將第一RF輸入緩存電路的差動(dòng)輸出作為第一和第二雙平衡混頻器的RF輸入，將第二RF輸入緩存電路的差動(dòng)輸出作為第三和第四雙平衡混頻器的RF輸入，將第一LO輸入緩存電路的差動(dòng)輸出作為第一和第三雙平衡混頻器的LO輸入，將第二LO輸入緩存電路的差動(dòng)輸入作為第二和第四雙平衡混頻器的LO輸入。并且，將加法電路的2個(gè)差動(dòng)輸入中的第一差動(dòng)輸入作為第二雙平衡混頻器的IF差動(dòng)輸出，將第二差動(dòng)輸入作為第三雙平衡混頻器的IF差動(dòng)輸出，將減法電路的2個(gè)差動(dòng)輸入中的第一差動(dòng)輸入作為第一雙平衡混頻器的IF差動(dòng)輸出，將第二差動(dòng)輸入作為第四雙平衡混頻器的IF差動(dòng)輸出，將合并了加法電路和減法電路各自的差動(dòng)輸出后的4個(gè)輸出信號作為各混頻器的4相輸出。
即，4相RF輸入信號分為相對相位0°和180°的信號、相對相位90°和270°的信號這兩組，輸入到分別采用差動(dòng)輸入輸出形式的RF輸入緩存電路43。相同的4相LO輸入信號輸入到與RF信號同樣地采用差動(dòng)輸入輸出形式的2個(gè)LO輸入緩存電路47。
LO輸入緩存電路47具有3個(gè)LO輸入緩存控制端子，通過使第一和第二控制端子間產(chǎn)生0.5V左右的電位差，并且使第三控制端子的電位與電源電壓相等，能夠使LO輸入緩存電路47的輸出信號的相位按正相和反相倒置。另外，通過使第一和第二控制端子間的電位相等，并使第三控制端子的電位等于接地電壓，能夠?qū)O輸入緩存電路47的輸出信號作為以2個(gè)電位進(jìn)行動(dòng)作的直流電位。基于來自混頻器輸出頻率控制端子42的控制信號，混頻器輸出頻率控制電路49對以上的LO輸入緩存電路47的動(dòng)作模式(相位非倒置狀態(tài)、相位倒置狀態(tài)、直流電位輸出狀態(tài))的切換進(jìn)行控制。
雙平衡混頻器44將RF輸入緩存電路43和LO輸入緩存電路47的輸出作為輸入，構(gòu)成可進(jìn)行4相輸出的SSB混頻器電路。為了從由SSB混頻器電路進(jìn)行了頻率加減運(yùn)算后的信號僅取出預(yù)定頻率的單邊帶成分，而由加法電路46和減法電路45進(jìn)行信號的加減。通過合并該加法電路46和減法電路45各自的差動(dòng)輸出并作為混頻器輸出來取出，能夠得到混頻器的4相輸出。
另外，電源控制電路48，能夠具有基于來自混頻器電源控制端子4 1的控制信號將混頻器結(jié)構(gòu)電路內(nèi)部的偏移電流縮小到數(shù)mA的很小的值的功能，并能夠具有在利用該電源控制信號關(guān)閉混頻器功能時(shí)降低功耗的動(dòng)作模式。
(第三實(shí)施方式)圖3示出本發(fā)明的頻率合成器的第三實(shí)施方式(LO輸入緩存電路的結(jié)構(gòu))。在圖3中例示的LO輸入緩存電路47包括基極連接在輸入端子Inp上、發(fā)射極經(jīng)由恒流源I1連接在恒壓端子V1上的雙極晶體管Qn1；基極連接在輸入端子Inn上、發(fā)射極經(jīng)由恒流源I2連接在恒壓端子V1上的雙極晶體管Qn2；連接雙極晶體管Qn1、Qn2的發(fā)射極的電阻R1；基極連接在控制端子Cnt1上、發(fā)射極連接在雙極晶體管Qn1的集電極上的雙極晶體管Qn3；基極連接在控制端子Cnt2上、發(fā)射極連接在雙極晶體管Qn1的集電極上的雙極晶體管Qn4；基極連接在控制端子Cnt2上、發(fā)射極連接在雙極晶體管Qn2的集電極上的雙極晶體管Qn5；基極連接在控制端子Cnt1上、發(fā)射極連接在雙極晶體管Qn2的集電極上的雙極晶體管Qn6；一個(gè)端子上共同連接有雙極晶體管Qn3、Qn5的集電極、另一端子連接有恒壓端子V2的電阻R2；一個(gè)端子共同連接有雙極晶體管Qn4、Qn6的集電極、另一個(gè)端子連接有恒壓端子V2的電子R3；柵極和源極連接在恒壓端子V2上、漏極與雙極晶體管Qn3、Qn5的集電極共同連接的pMOS晶體管Mp1；以及柵極連接在控制端子Cnt3上、基極連接在恒壓端子V2上、漏極與雙極晶體管Qn4、Qn6的集電極共同連接的pMOS晶體管Mp2。
除此之外，還包括基極連接在雙極晶體管Qn3、Qn5的集電極上、集電極連接在恒壓端子V2上、發(fā)射極經(jīng)由恒流源I3連接在恒壓端子V1上的雙極晶體管Qn7；基極連接在雙極晶體管Qn4、Qn6的集電極上、集電極連接在恒壓端子V2上、發(fā)射極經(jīng)由恒流源I4連接在恒壓端子V1上的雙極晶體管Qn8；基極連接在雙極晶體管Qn7的發(fā)射極上、發(fā)射極經(jīng)由恒流源I5連接在恒壓端子V1上的雙極晶體管Qn9；基極連接在雙極晶體管Qn8的發(fā)射極上、發(fā)射極經(jīng)由恒流源I6連接在恒壓端子V1上的雙極晶體管Qn10；連接雙極晶體管Qn9、Qn10的發(fā)射極的電阻R4；一個(gè)端子連接在雙極晶體管Qn9、Qn10的集電極、另一個(gè)端子共同連接的電阻R5、R6；以及由連接在電阻R5、R6的公共端子與恒壓端子V2之間的電阻R7、電容C1構(gòu)成的并聯(lián)電路。
在該LO輸入緩存電路47的結(jié)構(gòu)中，雙極晶體管Qn9、Qn10的集電極分別作為輸出端子Outp、Outn，利用施加在控制端子Cnt1、Cnt2上的電壓的電位差進(jìn)行控制，使得在輸出端子Outp、Outn上出現(xiàn)的信號的相位倒置，在設(shè)定為施加在控制端子Cnt1、Cnt2上的電壓相等，施加在控制端子Cnt3上的直流電壓與恒壓端子V2的電壓之間的電位差超過pMOS晶體管Mp2的閾值電壓時(shí)，在輸出端子Outp、Outn上出現(xiàn)的信號的電壓為不同值的直流電壓。
即，該LO輸入緩存電路47由利用施加在控制端子Cnt1、Cnt2、Cnt3上的直流電壓的值實(shí)施輸入信號的相位倒置和信號衰減的輸入級、和設(shè)定輸出信號電平的輸出級構(gòu)成。該LO輸入緩存電路47被輸入正相輸入Inp、反相輸入Inn，輸出正相輸出Outp、反相輸出Outn。
輸入級包括經(jīng)由電阻R1連接npn型(以下省略)晶體管Qn1和Qn2的發(fā)射極的差動(dòng)輸入電路；具有利用控制端子Cnt1和Cnt2的電位差使在晶體管Qn1、Qn2的集電極上出現(xiàn)的信號電流的相位倒置或不倒置的功能的晶體管Qn3～Qn6；以及負(fù)載電阻R2、R3。p型MOS晶體管(以下稱pMOS晶體管)Mp2具有根據(jù)控制端子Cnt3的電位為最大電壓V2還是為最小電壓V1來將負(fù)載電阻R3的兩端電位切換為開路或短路的功能。pMOS晶體管Mp1是為了對負(fù)載電阻R2提供與負(fù)載電阻R3等量的寄生電容而附加的元件。在輸入級的負(fù)載電阻上被放大了的信號電壓在由射極跟隨器晶體管Qn7、Qn8進(jìn)行了電平移動(dòng)后，被輸入到由通過電阻R4連接了發(fā)射極的晶體管Qn9、Qn10構(gòu)成的輸出級的輸入電路。
在使控制端子Cnt1和Cnt2的控制端子間電位差為0.5V左右，并使控制端子Cnt3的電位等于V2的電位時(shí)，在輸出級中，以晶體管Qn9、Qn10的偏置電流之和與電阻R7值的乘積所確定的電位(＝V2-(I5+I6)×R7)為中心，輸出振幅(2×I5×R5)的輸出振幅。在此假定I5＝I6、R5＝R6。
另一方面，在使控制端子Cnt1和Cnt2的控制端子間電位相等，并使控制端子Cnt3的電位等于V1的電位的情況下，輸入級的信號電流由晶體管Qn3～Qn6的公共集電極所抵消，晶體管、電阻等電路元件不產(chǎn)生離差地做成時(shí)，將會(huì)看成所輸入的交流信號被顯著衰減，負(fù)載電阻R2和R3的輸出為直流電位。進(jìn)而，僅負(fù)載電阻R3的兩端被短路，因此晶體管Qn8的基極電位與V2電位相同，晶體管Qn7的基極電位將取為由V2-I1×R2所表示的電位。將晶體管Qn9和Qn10的差動(dòng)輸入動(dòng)態(tài)范圍設(shè)定得小于I1×R2，由此輸出晶體管Qn9和Qn10中的一方處于導(dǎo)通狀態(tài)，另一方處于截止?fàn)顟B(tài)，因此將輸出如下那樣的直流電位，即該直流電位的高電位值用(V2-(2×I5×R7))表示，低電位值用(V2-(2×I5×(R5+R7))表示。
對于該LO輸入緩存電路47可進(jìn)行動(dòng)作的電源電壓的下限值(由(V2-V1)所求得的電壓的最小值)VCCmin，當(dāng)將晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)的基極-發(fā)射極間電壓(VBE)取為0.8V，將集電極-發(fā)射極間的飽和電壓(VCEs)取為0.2V時(shí)，VCCmin＝VCEs+I5×R4+2×VBE，當(dāng)I5×R4＝0.3V時(shí)，VCCmin＝2.1V。由此，能夠降低對功耗產(chǎn)生影響的電源電壓。
(第四實(shí)施方式)圖4示出本發(fā)明的頻率合成器的第四實(shí)施方式(LO輸入緩存電路的結(jié)構(gòu))。在圖4中例示出的LO輸入緩存電路47的電路結(jié)構(gòu)是在圖3的結(jié)構(gòu)中將晶體管從npn型雙極晶體管置換為n型MOS晶體管(以下稱為nMOS晶體管)的結(jié)構(gòu)。圖4中電路結(jié)構(gòu)的功能與圖3相同，除此之外采用這樣的電路結(jié)構(gòu)具有能夠謀求動(dòng)作電源電壓的降低的優(yōu)點(diǎn)。
即，該LO輸入緩存電路47包括nMOS晶體管Mn1、nMOS晶體管Mn2、電阻R1、nMOS晶體管Mn3、nMOS晶體管Mn4、nMOS晶體管Mn5、nMOS晶體管Mn6、電阻R2、電阻R3、pMOS晶體管Mp1、pMOS晶體管Mp2、nMOS晶體管Mn7、nMOS晶體管Mn8、nMOS晶體管Mn9、nMOS晶體管Mn10、電阻R4、電阻R5、電阻R6、以及電阻R7與電容C1構(gòu)成的并聯(lián)電路，nMOS晶體管Mn9、Mn10的集電極分別作為輸出端子Outp、Outn，利用施加在控制端子Cnt1、Cnt2上的電壓的電位差進(jìn)行控制使得在輸出端子Outp、Outn上出現(xiàn)的信號的相位倒置，在設(shè)定為施加在控制端子Cnt1、Cnt2上的電位相等，施加在控制端子Cnt3上的直流電壓與恒壓端子V2的電壓之間的電位差超過pMOS晶體管Mp2的閾值電壓時(shí)，在輸出端子Outp、Outn上出現(xiàn)的信號成為不同值的直流電壓。
對于該LO輸入緩存電路47可進(jìn)行動(dòng)作的電源電壓的下限值(由(V2-V1)所求得的電壓的最小值)VDDmin，例如將MOS晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)的柵極-源極間電壓(VGS)取為0.4V，將漏極-源極間的飽和電壓(VDSs)取為0.2V時(shí)，VDDmin＝VDSs+I5×R4+2×VGS，當(dāng)I5×R4＝0.3V時(shí)，VDDmin＝1.3V。這與使用了雙極晶體管的情況相比，能夠降低約40％的電源電壓，即能夠降低功耗。
(第五實(shí)施方式)圖5示出本發(fā)明的頻率合成器的第五實(shí)施方式(包含頻率合成器而構(gòu)成的無線通信機(jī))。圖5是包含第一～第四實(shí)施方式的頻率合成器而構(gòu)成的無線通信機(jī)。
本實(shí)施方式的無線通信機(jī)是作為對接收信號進(jìn)行接收，將其直接變換為低頻信號的直接轉(zhuǎn)換方式的無線接收機(jī)而構(gòu)成的。低頻信號由低頻信號同相成分(i相成分)和低頻信號正交成分(Q相)構(gòu)成。
該無線通信機(jī)包括放大從RF輸入端子321所輸入的頻率RF的接收信號Sig-RF的低噪聲放大器301、除去低噪聲放大器301的輸出信號中的無用波的帶通濾波器302、將帶通濾波器302的輸出信號變換為上述低頻信號的直接轉(zhuǎn)換混頻器303。
在本振發(fā)生電路311中生成的本振信號被提供給直接轉(zhuǎn)換混頻器303。本振信號由相位相差90°即正交的2個(gè)信號構(gòu)成。低頻信號作為公共輸出從直接轉(zhuǎn)換混頻器303輸出，將低頻信號同相成分和低頻信號正交成分作為i信號、Q信號而差動(dòng)輸出。直接轉(zhuǎn)換混頻器303的輸出被放大器304a、304b所放大后，由低通濾波器305a、305b除去無用波，經(jīng)由級間電容306a、306b由可變增益放大器307a、307b再次放大。從可變增益放大器307a、307b輸出的i/Q兩相信號Data_i、Data_Q從IF輸出端子322a、322b輸出。
本振發(fā)生電路311由從第一～第四實(shí)施方式的頻率合成器選擇出的本發(fā)明的頻率合成器構(gòu)成。由此，無線接收機(jī)能夠接收寬頻率范圍的輸入信號，并且能夠產(chǎn)生低相位噪聲的本振信號，因此能夠提高接收數(shù)據(jù)的識(shí)別靈敏度。
(第六實(shí)施方式)圖6示出本發(fā)明的頻率合成器的第六實(shí)施方式(包含頻率合成器而構(gòu)成的無線通信機(jī))。圖6是包含從第一～第四實(shí)施方式的頻率合成器中選擇出的本發(fā)明的頻率合成器而構(gòu)成的另一無線通信機(jī)。
本實(shí)施方式的無線通信機(jī)是作為將所輸入的調(diào)制信號Mod_i(調(diào)制信號同相成分)、調(diào)制信號Mod_Q(調(diào)制信號正交成分)直接變換為無線頻率的發(fā)送信號Sig-RF的直接轉(zhuǎn)換方式的無線通信機(jī)而構(gòu)成的。
從Mod輸入端子422a、422b所輸入的調(diào)制信號Mod_i、Mod_Q以差動(dòng)方式分別輸入到可變增益放大器401_a、401_b?？勺冊鲆娣糯笃?01a、401b的輸出信號通過低通濾波器402a、402b除去無用波。
低通濾波器402a、402b的輸出信號被輸入到直接轉(zhuǎn)換調(diào)制器403，被轉(zhuǎn)換為發(fā)送信號。從直接轉(zhuǎn)換調(diào)制器403輸出的發(fā)送信號由可變增益放大器404放大后由輸出放大器405所放大，頻率RF的發(fā)送信號Sig-RF從RF輸出端子421輸出。
在該發(fā)送機(jī)中，也對直接變換調(diào)制器403提供本振發(fā)生電路311生成的本振信號。如上所述，本振信號由相位相差90°即正交的2個(gè)信號構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，也由本發(fā)明的頻率合成器構(gòu)成本振發(fā)生電路311，因此無線通信機(jī)能夠發(fā)送寬頻率范圍的輸出信號，并且能夠產(chǎn)生低相位噪聲的本振信號，從而能夠提高發(fā)送數(shù)據(jù)的識(shí)別靈敏度。
以上，基于實(shí)施方式具體說明了由本發(fā)明人做出的發(fā)明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)當(dāng)然可以進(jìn)行各種各樣的變更。
例如，在上述各實(shí)施方式中，本發(fā)明的效果當(dāng)然不是僅在使用了雙極晶體管或MOS晶體管的情況產(chǎn)生，置換為場效應(yīng)晶體管、異質(zhì)結(jié)型雙極晶體管、高電子移動(dòng)率晶體管、金屬半導(dǎo)體結(jié)型場效應(yīng)晶體管等也能得到同樣的效果。
另外，本說明書中雖然描述了雙極晶體管采用npn型、MOS晶體管在負(fù)電導(dǎo)中采用p型和n型的CMOS型的電路結(jié)構(gòu)，但是不言而喻，考慮到電源電壓的極性而采用雙極晶體管為pnp型、以及在MOS晶體管中更換成n型和p型的電路結(jié)構(gòu)也能得到同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種頻率合成器，其特征在于，包括基準(zhǔn)信號發(fā)生器，輸出單一頻率的信號；頻率倍增器，基于輸入信號的頻率而生成1個(gè)以上不同頻率的中間信號來作為輸出信號進(jìn)行輸出，并按照頻率倍增器控制信號來控制各中間信號，使其輸出或停止輸出，頻率選擇器，具有1個(gè)以上的輸入端子，輸出根據(jù)頻率選擇器控制信號選擇出的輸入信號；混頻器，對2個(gè)輸入信號實(shí)施混頻來生成輸出信號；以及頻率合成器控制電路，具有頻率合成器控制端子，其中，將上述基準(zhǔn)信號發(fā)生器的輸出作為上述頻率倍增器的輸入，將上述頻率倍增器的1個(gè)以上的輸出作為上述頻率選擇器的1個(gè)以上的輸入，將上述頻率選擇器的輸出、和上述頻率倍增器的輸出中的1個(gè)輸出作為上述混頻器的第一輸入和第二輸入，將上述混頻器的輸出作為頻率合成器的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率合成器，其特征在于按照輸入到上述頻率合成器控制端子的控制信號來控制其輸出頻率，并局部關(guān)斷上述頻率倍增器和上述頻率選擇器進(jìn)行工作不需要的內(nèi)部電路電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率合成器，其特征在于上述基準(zhǔn)信號發(fā)生器具有輸出正相和反相差動(dòng)信號的2個(gè)輸出端子，上述頻率倍增器具有2個(gè)輸入端子，用于輸入正相和反相差動(dòng)信號；和4個(gè)輸出端子，輸出在基于輸入信號的頻率而具有不同的頻率的1種以上的輸出信號中分別偏移了90°相位的4相信號，上述頻率選擇器具有至少一組由4個(gè)輸入端子構(gòu)成的輸入端子組和1個(gè)輸出端子，其中，上述輸入端子組將4相信號作為輸入信號，上述1個(gè)輸出端子輸出偏移了90°相位的4相信號，上述混頻器將上述頻率倍增器輸出的任意的偏移了90°相位的一組4相信號和上述頻率選擇器輸出的偏移了90°相位的一組4相信號作為輸入，從4個(gè)輸出端子輸出其輸出信號也偏移了90°相位的一組4相信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率合成器，其特征在于，上述頻率倍增器包括分頻部，其具備含有1個(gè)以上不同的分頻數(shù)的分頻電路；和混頻部，將以上述分頻部所生成的信號為基準(zhǔn)，通過混頻來進(jìn)行頻率的加減運(yùn)算而生成的頻率信號作為輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頻率合成器，其特征在于，上述頻率倍增器的分頻部包括第一路徑，將上述頻率倍增器的差動(dòng)輸入信號作為輸入信號而對其進(jìn)行2分頻，并輸出其4相信號；第二路徑，將上述頻率倍增器的差動(dòng)輸入信號作為輸入信號而對其進(jìn)行4分頻，并輸出其4相信號；第三路徑，將上述頻率倍增器的差動(dòng)輸入信號作為輸入信號而對其進(jìn)行10分頻，并輸出其4相信號；第四路徑，將上述頻率倍增器的差動(dòng)輸入信號作為輸入信號而對其進(jìn)行20分頻，并輸出其4相信號；以及第五路徑，將上述頻率倍增器的差動(dòng)輸入信號作為輸入信號而對其進(jìn)行30分頻，并輸出其4相信號，上述頻率倍增器的混頻部，將第一混頻器的2個(gè)輸入中的第一輸入端子連接在上述第二路徑的輸出端子上，將第二輸入端子連接在上述第三路徑的輸出端子上，將上述第一混頻器的輸出作為上述頻率倍增器的第一輸出；將第二混頻器的2個(gè)輸入中的第一輸入端子連接在上述第一路徑的輸出端子上，將第二輸入端子連接在上述第四路徑的輸出端子上，將上述第二混頻器的輸出作為上述頻率倍增器的第二輸出；將第三混頻器的2個(gè)輸入的第一輸入端子連接在上述第二混頻器的輸出端子上，將第二輸入端子連接在上述第三路徑的輸出端子上，將上述第三混頻器的輸出作為上述頻率倍增器的第三輸出；將上述第五路徑作為上述頻率倍增器的第四輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的頻率合成器，其特征在于上述混頻器和構(gòu)成上述頻率倍增器的混頻部的所有混頻器具有第一輸入端子和第二輸入端子、第一輸出端子、以及混頻器輸出頻率控制端子，為了輸入4相信號，分別設(shè)置有4個(gè)上述第一輸入端子和上述第二輸入端子，為了輸出4相信號，還設(shè)置有4個(gè)上述第一輸出端子，各混頻器的輸出頻率根據(jù)施加在上述混頻器輸出頻率控制端子上的控制信號而可變。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的頻率合成器，其特征在于上述混頻器和構(gòu)成上述頻率倍增器的混頻部的所有混頻器具有4個(gè)雙平衡混頻器、2個(gè)RF輸入緩存電路、2個(gè)LO輸入緩存電路、2個(gè)IF輸出緩存電路、1個(gè)加法電路、1個(gè)減法電路、1個(gè)電源控制電路、以及1個(gè)混頻器輸出頻率控制電路，將各混頻器的第一4相輸入(0°、180°、90°、270°)中的相位0°和相位180°作為第一RF輸入緩存電路的差動(dòng)輸入，并將相位90°和相位270°作為第二RF輸入緩存電路的差動(dòng)輸入，將各混頻器的第二4相輸入(0°、180°、90°、270°)中的相位0°和相位180°作為第一LO輸入緩存電路的差動(dòng)輸入，并將相位90°和相位270°作為第二LO輸入緩存電路的差動(dòng)輸入，將各混頻器的混頻器輸出頻率控制信號作為上述混頻器輸出頻率控制電路的控制信號，將上述第一RF輸入緩存電路的差動(dòng)輸出作為第一雙平衡混頻器和第二雙平衡混頻器的RF輸入，將上述第二RF輸入緩存電路的差動(dòng)輸出作為第三雙平衡混頻器和第四雙平衡混頻器的RF輸入，將上述第一LO輸入緩存電路的差動(dòng)輸出作為上述第一雙平衡混頻器和第三雙平衡混頻器的LO輸入，將上述第二LO輸入緩存電路的差動(dòng)輸出作為上述第二雙平衡混頻器和第四雙平衡混頻器的LO輸入，將上述加法電路的2個(gè)差動(dòng)輸入中的第一差動(dòng)輸入作為上述第二雙平衡混頻器的IF差動(dòng)輸出，將第二差動(dòng)輸入作為上述第三雙平衡混頻器的IF差動(dòng)輸出，將上述減法電路的2個(gè)差動(dòng)輸入中的第一差動(dòng)輸入作為上述第一雙平衡混頻器的IF差動(dòng)輸出，將第二差動(dòng)輸入作為上述第四雙平衡混頻器的IF差動(dòng)輸出，將合并了上述加法電路和上述減法電路各自的差動(dòng)輸出的4個(gè)輸出信號作為各混頻器的4相輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的頻率合成器，其特征在于構(gòu)成上述頻率倍增器的混頻部的所有混頻器，能夠根據(jù)混頻器輸出頻率控制信號來輸出進(jìn)行了2種輸入頻率(f1、f2)的相加(f1+f2)、相減(f1-f2)、通過(f1)的頻率，并能夠根據(jù)混頻器電源控制信號來關(guān)斷電源以停止工作所需要的電流供給。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的頻率合成器，其特征在于上述第一LO輸入緩存電路和第二LO輸入緩存電路，具有根據(jù)LO輸入緩存控制信號使其差動(dòng)輸出的信號的相位倒置的功能和僅輸出其差動(dòng)輸出各自不同的直流電位的功能，其差動(dòng)輸出被切換為相位非倒置狀態(tài)、相位倒置狀態(tài)和直流電位輸出狀態(tài)這3種狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率合成器，其特征在于通過將上述基準(zhǔn)信號發(fā)生器的輸出信號的頻率取為fREF，并將上述頻率選擇器的選擇器控制信號和上述混頻器的混頻器輸出頻率控制信號的控制進(jìn)行組合，而在fREF的7/60～41/60的范圍內(nèi)輸出fREF×(2n+1)/60的頻率的信號，在此n為3～20中的任意整數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的頻率合成器，其特征在于通過將上述基準(zhǔn)信號發(fā)生器的輸出信號的頻率取為15840MHz，并將上述頻率選擇器的選擇器控制信號和上述混頻器的混頻器輸出頻率控制信號的控制進(jìn)行組合，而至少產(chǎn)生3432MHz、3960MHz、4488MHz、5016MHz、5544MHz、6072MHz、6600MHz、7128MHz、7656MHz、8184MHz、8712MHz、9240MHz、9768MHz、10296MHz的輸出頻率。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的頻率合成器，其特征在于，上述第一LO輸入緩存電路和第二LO輸入緩存電路包括第一雙極晶體管，其基極連接在第一輸入端子上，其發(fā)射極經(jīng)由第一恒流源連接在第一恒壓端子上；第二雙極晶體管，其基極連接在第二輸入端子上，其發(fā)射極經(jīng)由第二恒流源連接在第一恒壓端子上；第一電阻，連接上述第一雙極晶體管和上述第二雙極晶體管的發(fā)射極；第三雙極晶體管，其基極連在第一控制端子上，其發(fā)射極連接在上述第一雙極晶體管的集電極上；第四雙極晶體管，其基極連接在第二控制端子上，其發(fā)射極連接在上述第一雙極晶體管的集電極上；第五雙極晶體管，其基極連接在上述第二控制端子上，其發(fā)射極連接在上述第二雙極晶體管的集電極上；第六雙極晶體管，其基極連接在上述第一控制端子上，其發(fā)射極連接在上述第二雙極晶體管的集電極上；第二電阻，其一個(gè)端子與上述第三雙極晶體管和上述第五雙極晶體管的集電極共同連接，其另一個(gè)端子與第二恒壓端子連接；第三電阻，其一個(gè)端子與上述第四雙極晶體管和上述第六雙極晶體管的集電極共同連接，其另一個(gè)端子與上述第二恒壓端子連接；第一pMOS晶體管，其柵極和源極連接在上述第二恒壓端子上，其漏極與上述第三雙極晶體管和上述第五雙極晶體管的集電極共同連接；第二pMOS晶體管，其柵極連接在第三控制端子上，其源極連接在上述第二恒壓端子上，其漏極與上述第四雙極晶體管和上述第六雙極晶體管的集電極共同連接；第七雙極晶體管，其基極連接在上述第三雙極晶體管和上述第五雙極晶體管的集電極上，其集電極連接在上述第二恒壓端子上，其發(fā)射極經(jīng)由第三恒流源連接在上述第一恒壓端子上；第八雙極晶體管，其基極連接在上述第四雙極晶體管和上述第六雙極晶體管的集電極上，其集電極連接在上述第二恒壓端子上，其發(fā)射極經(jīng)由第四恒流源連接在上述第一恒壓端子上；第九雙極晶體管，其基極連接在上述第七雙極晶體管的發(fā)射極上，其發(fā)射極經(jīng)由第五恒流源連接在上述第一恒壓端子上；第十雙極晶體管，其基極連接在上述第八雙極晶體管的發(fā)射極上，其發(fā)射極經(jīng)由第六恒流源連接在上述第一恒壓端子上；第四電阻，連接上述第九雙極晶體管和上述第十雙極晶體管的發(fā)射極；第五電阻和第六電阻，它們的一個(gè)端子連接在上述第九雙極晶體管和上述第十雙極晶體管的集電極上，它們的另一個(gè)端子連接在一起；以及第七電阻和第一電容的并聯(lián)電路，其連接在上述第五電阻和上述第六電阻的公共端子與上述第二恒壓端子之間，將上述第九雙極晶體管和上述第十雙極晶體管的集電極分別作為第一輸出端子和第二輸出端子，利用施加在上述第一控制端子和上述第二控制端子上的電壓的電位差，使在上述第一輸出端子和上述第二輸出端子上出現(xiàn)的信號的相位倒置，在使施加在上述第一控制端子和上述第二控制端子上的電壓相等，并使施加在上述第三控制端子上的直流電壓與上述第二恒壓端子的電壓之間的電位差超過上述第二pMOS晶體管的閾值電壓而進(jìn)行了設(shè)定時(shí)，在上述第一輸出端子和上述第二輸出端子上出現(xiàn)的信號成為不同值的直流電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的頻率合成器，其特征在于，上述第一LO輸入緩存電路和上述第二LO輸入緩存電路包括第一nMOS晶體管，其柵極連接在第一輸入端子上，其源極經(jīng)由第一恒流源連接在第一恒壓端子上；第二nMOS晶體管，其柵極連接在第二輸入端子上，其源極經(jīng)由第二恒流源連接在第一恒壓端子上；第一電阻，連接上述第一nMOS晶體管和上述第二nMOS晶體管的源極；第三nMOS晶體管，其柵極連接在第一控制端子上，其源極連接在上述第一nMOS晶體管的漏極上；第四nMOS晶體管，其柵極連接在第二控制端子上，其源極連接在上述第一nMOS晶體管的漏極上；第五nMOS晶體管，其柵極連接在上述第二控制端子上，其源極連接在上述第二nMOS晶體管的漏極上；第六nMOS晶體管，其柵極連接在上述第一控制端子上，其源極連接在上述第二nMOS晶體管的漏極上；第二電阻，其一個(gè)端子與上述第三nMOS晶體管和上述第五nMOS晶體管的漏極共同連接，其另一個(gè)端子與第二恒壓端子連接；第三電阻，其一個(gè)端子與上述第四nMOS晶體管和上述第六nMOS晶體管的漏極共同連接，其另一個(gè)端子與上述第二恒壓端子連接；第一pMOS晶體管，其柵極和源極連接在上述第二恒壓端子上，其漏極與上述第三nMOS晶體管和上述第五nMOS晶體管的漏極共同連接；第二pMOS晶體管，其柵極連接在第三控制端子上，其源極連接在上述第二恒壓端子上，其漏極與上述第四nMOS晶體管和上述第六nMOS晶體管的漏極共同連接；第七nMOS晶體管，其柵極連接在上述第三nMOS晶體管和上述第五nMOS晶體管的漏極上，其漏極連接在上述第二恒壓端子上，其源極經(jīng)由第三恒流源連接在上述第一恒壓端子上；第八nMOS晶體管，其柵極連接在上述第四nMOS晶體管和上述第六nMOS晶體管的漏極上，其漏極連接在上述第二恒壓端子上，其源極經(jīng)由第四恒流源連接在上述第一恒壓端子上；第九nMOS晶體管，其柵極連接在上述第七nMOS晶體管的源極上，其源極經(jīng)由第五恒流源連接在上述第一恒壓端子上；第十nMOS晶體管，其柵極連接在上述第八nMOS晶體管的源極上，其源極經(jīng)由第六恒流源連接在上述第一恒壓端子上；第四電阻，連接上述第九nMOS晶體管和上述第十nMOS晶體管的源極；第五電阻和第六電阻，它們的一個(gè)端子連接在上述第九nMOS晶體管和上述第十nMOS晶體管的漏極上，它們的另一個(gè)端子連接在一起；以及第七電阻、第一電容的并聯(lián)電路，其連接在上述第五電阻和第六電阻的公共端子與上述第二恒壓端子之間，將上述第九nMOS晶體管和上述第十nMOS晶體管的漏極分別作為第一輸出端子和第二輸出端子，利用施加在上述第一控制端子和上述第二控制端子上的電壓的電位差，使在上述第一輸出端子和上述第二輸出端子上出現(xiàn)的信號的相位倒置，在使施加在上述第一控制端子和上述第二控制端子上的電壓相等，并使施加在上述第三控制端子上的直流電壓與上述第二恒壓端子的電壓之間的電位差超過上述第二pMOS晶體管的閾值電壓而進(jìn)行了設(shè)置時(shí)，在上述第一輸出端子和上述第二輸出端子上出現(xiàn)的信號成為不同值的直流電壓。
14.一種頻率合成器，其特征在于具有頻率選擇器，該頻率選擇器被輸入頻率互不相同的多個(gè)頻帶的信號，并輸出按照控制信號選擇出的頻帶信號，上述多個(gè)頻帶按預(yù)定數(shù)量的頻帶被分成多個(gè)頻帶組，在上述頻率選擇器的前級，從上述多個(gè)頻帶組中選擇1個(gè)頻帶組，在上述頻率選擇器的后級，從上述選擇出的1個(gè)頻帶組中選擇1個(gè)頻帶。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的頻率合成器，其特征在于上述頻帶組具有中心頻帶及其上下的頻帶，在上述頻率選擇器的后級，上述上下的頻帶被從上述中心頻帶處分開。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的頻率合成器，其特征在于用于使用了MB-OFDM方式的UWB無線通信，上述多個(gè)頻帶被劃分為第一頻帶至第十四頻帶，這些頻帶中的每3個(gè)頻帶被分成一個(gè)頻帶組，上述多個(gè)頻帶由第一頻帶至第三頻帶、第四頻帶至第六頻帶、第七頻帶至第九頻帶、第十頻帶至第十二頻帶、第十三頻帶和第十四頻帶而形成的5個(gè)頻帶組構(gòu)成。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的頻率合成器，其特征在于上述頻帶各自的中心頻率按從低到高依次為3432MHz、3960MHz、4488MHz、5016MHz、5544MHz、6072MHz、6600MHz、7128MHz、7656MHz、8184MHz、8712MHz、9240MHz、9768MHz、10296MHz。
全文摘要
本發(fā)明提供一種頻率合成器，包括基準(zhǔn)信號發(fā)生器(1)，輸出單一頻率的信號；頻率倍增器(2)，基于輸入信號的頻率生成一個(gè)以上不同頻率的中間信號而作為輸出信號輸出；頻率選擇器(3)；混頻器(4)；以及頻率合成器控制電路(5)，具有頻率合成器控制端子，其中，將基準(zhǔn)信號發(fā)生器(1)的輸出作為頻率倍增器(2)的輸入，將頻率倍增器(2)的1個(gè)以上的輸出作為頻率選擇器(3)的1個(gè)以上的輸入，將頻率選擇器(3)的輸出和頻率倍增器(2)的輸出中的1個(gè)輸出作為混頻器(4)的第一和第二輸入，將混頻器(4)的輸出作為頻率合成器的輸出。本發(fā)明在用于生成在超寬頻帶內(nèi)使用的本振信號的結(jié)構(gòu)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)低相位噪聲和低功耗。
文檔編號H04B5/02GK101087142SQ200710108939
公開日2007年12月12日 申請日期2007年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者增田徹 申請人:株式會(huì)社瑞薩科技