[发明专利]频率合成器

说明书

本发明一般涉及一种在无线移动设备中使用的频率合成器，特别涉及一种能够以IC形式生产VCO(Voltage Controlled Oscillator，压控振荡器)而导致低成本的频率合成器。

在无线移动设备如便携式电话中，频率合成器用于从基准信号生成任意本机振荡频率。

通常，如图5所示，在无线移动设备如便携式电话中使用的频率合成器装备有VCO 1、预定标器2、计数器3、基准分频器5、相位比较器6、电荷泵7和环路滤波器8。预定标器2和计数器3构成脉冲抑制类型的可变分频器。VCO 1振荡具有一频率的信号，以响应施加于频率合成器的频率控制电压端的电压。预定标器2对VCO 1的输出信号(以后称作″f_VCO")的频率进行分频。计数器3对预定标器2的输出信号进行计数。基准分频器5对基准信号源4的输出信号(以后称作″f_OSC″)的频率进行分频。相位比较器6将计数器3的输出信号(以后称作″f_div″)的相位与基准分频器5的输出信号(以后称作″f_ref″)的相位进行比较，从而输出相位差。电荷泵7将相位比较器6的输出信号转换为电压或电流。环路滤波器8平均电荷泵7的输出信号。

图6是示出在日本公开专利申请号Hei-10-261918中公开的VCO基本工作的电路图。该电路配备有相互并联的电容″CO″、负特性电阻″-R″和电感″L″。该电路还包括相互串联的电容"C1″和变容二极管″Cv″。电容C1和变容二极管″Cv″的串联连接与电容CO并联。

其次，现在将对图6所示的电路工作进行说明。由负特性电阻″-R″、电容″CO″和电感″L″构成的并联部分相当于一个包含产生晶体管等(对其施有供电电压)电能的有源元件的并联谐振电路。考虑到产生电能这一隐含，负特性电阻″-R″不同于普通电阻。

该VCO的振荡频率由下面公式[1]表示：

f_VCO＝1/2πL[C0＋C1.Cv/(C1＋Cv)]    ---[1]

在该压控振荡器用于图5的频率合成器的情况下，控制电压施加于变容二极管″Cv″，从而变容二极管″Cv″的电容值发生变化。因此，振荡频率″f_VCO″发生变化。

在这种频率合成器中，当计数器3的计数值发生变化时，频率″fdiv″发生变化，以响应计数值的变化。结果，相位比较器6输出相位误差。根据该相位误差，VCO 1的频率控制电压端的电压通过电荷泵7和环路滤波器8发生变化，以改变频率″f_VCO″。如前所述，频率合成器构成负反馈环路，并且在频率″f_ref″的相位与频率″f_div″的相位一致时，最终锁定相位，从而VCO 1的输出频率可以得到稳定。

一般而言，在这种频率合成器中，VCO由模块元件构成。该模块元件构成阻碍便携式电话等的小型化的多个主要因素之一。因此，这种VCO适合以IC元件的形式进行生产。然而，在这种VCO以IC元件的形式进行生产的情况下，由于在构成该VCO的电子元件中出现的生产波动该VCO的振荡频率将较大变化。因此，将出现频率合成器不能在理想频率上锁定相位这一问题。

为了解决这个问题，有一个方法能够提高控制灵敏度(即，单位电压的振荡频率变化幅度：单位是[Hz/V])。然而，如果提高控制灵敏度，那么将出现另一个问题。那就是，当提高控制灵敏度时，频率合成器会很容易地受外部干扰噪声的不利影响，从而CPU特性将劣化。

另外，还有一个方法用来解决上述问题。那就是，在该方法中，多个固定电容并联连接到VCO的并联谐振电路，并且当该VCO以IC元件的形式进行生产时，这些固定电容通过激光等进行修剪，以设置该VCO的振荡频率。然而，由于IC是分别调节的，从而导致另一个问题，生产成本将上升。

本发明是用来解决上述传统问题的，因此它的一个目的是提供一种具有更佳C/N特性的频率合成器，通过它具有宽输出频率范围的VCO可以在实现低成本的同时，以IC元件的形式进行生产。