專利名稱：頻率開關(guān)型高頻振蕩器和高頻振蕩方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高頻振蕩器，具體地說，涉及頻率開關(guān)型高頻振蕩器(之后稱為頻率開關(guān)型振蕩器)，該振蕩器可以在多個高頻中進行切換并輸出信號。
近年來，除這種結(jié)構(gòu)之外，通過失真晶體振蕩器的輸出并通過利用SAW(聲表面波)濾波器選擇諧波分量而獲得具有高頻輸出，這樣一種結(jié)構(gòu)的高頻振蕩器已經(jīng)得以實現(xiàn)，如引用的日本專利申請2000-244682一樣。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，減少了元件的數(shù)量，所以，振蕩器的外部尺寸大大地減小了。


圖1是具有這種結(jié)構(gòu)的高頻振蕩器的電路圖。
圖1中所示的高頻振蕩器包括晶體振蕩器1、SAW濾波器2和放大器3。晶體振蕩器1包括如切割型的晶體單元4、未示出的隙縫電容器，其連同晶體單元4形成諧振電路、反饋并放大諧振頻率的振蕩放大器5。在此，形成了稱為科爾皮茲型振蕩電路。
SAW濾波器2是在壓電基片(未示出)上形成輸入/輸出叉指變頻器(IDT)構(gòu)成的。SAW濾波器2只在輸入信號通過的特殊頻率區(qū)域形成分量，并輸出該分量。
放大器3是作為如線性LC放大器的寬帶放大器3實施的，根據(jù)放大器3，SAW濾波器2的輸出由線性部分放大，就是說，寬帶放大器3的輸入/輸出特性的非飽和部分，以致獲得了高頻輸出。
在此所用的晶體振蕩器是把電壓變化電容元件6插入晶體振蕩器1的振蕩閉合回路中實現(xiàn)的壓控類型，晶體振蕩器1的振蕩頻率隨通過高頻電阻7施加的控制電壓Vc變化。此外，圖1中的Vcc是電源電壓。一般來說，互補輸出驅(qū)動器IC8連接到放大器3。
在圖1所示的高頻振蕩器中，晶體振蕩器1的振蕩輸出被失真了。例如，通過使振蕩輸出的中心電壓Vco高于電源電壓Vcc的中心電壓Vco，正弦波的頂部被切割并失真成圖2所示的矩形。晶體振蕩器1的振蕩輸出以這種方式進行失真，因此，相對于頻譜內(nèi)基頻分量f1，諧波分量f2-fn的電平在圖3所示的振蕩輸出中升高了。在圖2中，只是正弦波的頂部被失真成矩形。然而，可通過增加振蕩放大器5的放大率將正弦波的頂部和底部都失真成矩形。
頻譜的各個分量可以相等或高于圖3所示的預(yù)定電平，因此，可以把這個振蕩輸出輸入到SAW濾波器2來選擇任意諧波分量。例如，晶體振蕩器1的基頻f1(基本分量)是155.52Mhz，該頻率幾乎與晶體振蕩器的制造極限一樣高，用SAW濾波器2選擇成為四倍頻波f4的諧波分量622.08MHz，并用放大器3放大，所以，獲得了高頻輸出。如果晶體振蕩器1的振蕩輸出沒有失真，相對于基頻分量的諧波分量電平是低的。因此，不能用SAW濾波器2選擇諧波分量。
然而，按照具有上述結(jié)構(gòu)的高頻振蕩器，只是一個高頻信號，例如，只是622.08MHz的信號被輸出。因此，如果通信設(shè)備需要兩個頻率如622.08MHz和666.5143MHz的信號，那么，兩個高頻振蕩器，其中每一個都包括晶體振蕩器1、SAW濾波器2和放大器3，必須安裝在用于每個頻率的一組基片上，并必須從振蕩器中選擇和使用輸出信號。因此，在這種情況下，高頻振蕩器變得較大，導(dǎo)致成本增高，妨礙降低基片組的尺寸。
本發(fā)明的頻率開關(guān)型振蕩器包括多個晶體振蕩單元、電源開關(guān)和SAW濾波器單元。
多個晶體振蕩單元分別具有不同基頻的振蕩輸出。
電源開關(guān)單元操作多個晶體振蕩單元之一。
SAW濾波器單元由形成多個IDT(內(nèi)部數(shù)字變頻器)實現(xiàn)的，IDT在同一壓電基片上設(shè)置不同頻率的通頻帶。上述由電源開關(guān)單元操作的晶體振蕩單元的振蕩輸出被輸入到SAW濾波器。
本發(fā)明另一種結(jié)構(gòu)的頻率開關(guān)型振蕩器包括多個具有不同基頻振蕩輸出的晶體振蕩單元，為多個晶體振蕩單元分別設(shè)置的且通頻帶不同的多個濾波器單元，選擇高頻振蕩器輸出的高頻輸出頻率的輸出頻率選擇單元。
多個濾波器單元是由形成多個IDT構(gòu)成的SAW濾波器單元，例如，IDT在同一壓電基片上設(shè)置不同頻率的通頻帶。
輸出頻率選擇單元選擇高頻輸出的頻率，該頻率是通過把電源加到多個晶體振蕩單元之一從高頻振蕩器輸出的。
多個晶體振蕩單元失真并輸出振蕩輸出。
本發(fā)明的具有另一種結(jié)構(gòu)的頻率開關(guān)型振蕩器包括失真和輸出振蕩輸出的晶體振蕩單元，多個具有不同通頻帶的濾波單元，選擇多個濾波器單元之一并輸入振蕩輸出的輸入選擇單元。
按照本發(fā)明，可以選擇和輸出多個高頻信號。因此，通過減小多個濾波器的尺寸而減小器件的尺寸。
圖4是本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的頻率開關(guān)型振蕩器的電路圖；第一優(yōu)選實施例的頻率開關(guān)型振蕩器包括多個具有不同基頻的晶體振蕩器。這個振蕩器使多個晶體振蕩器中的任一個工作，并用SAW濾波器濾除正在工作的晶體振蕩器的諧波分量，SAW濾波器由多個IDT形成，IDT在同一壓電基片上設(shè)置不同頻率的通頻帶。
圖4所示的結(jié)構(gòu)選擇和輸出兩個不同高頻信號，并包括兩個晶體振蕩器。在該圖中，第一晶體振蕩器1a、第二晶體振蕩器1b、放大器3、晶體單元4(4a，4b)、振蕩放大器(5a和5b)、壓變電容元件6(6a和6b)、高頻阻塞電阻7(7a和7b)、互補輸出驅(qū)動器IC 8基本上具有與圖1中相同參考標(biāo)號表示的構(gòu)成單元的相同功能，因此，在下面簡化或省略了相同的解釋。
圖4所示的頻率開關(guān)型振蕩器包括壓控型第一和第二晶體振蕩器1a和1b、SAW濾波器10、放大器3、互補輸出驅(qū)動器IC 8、電源開關(guān)單元11。這些單元被安裝在電路板(未示出)上，并集中放置在振蕩器外殼中。
圖4所示的頻率開關(guān)型振蕩器包括兩個分別具有不同基頻晶體單元4的晶體振蕩器1。第一和第二晶體振蕩器1a和1b失真振蕩輸出，如圖3所示，并輸出相對基頻分量增加的諧波分量電平的信號。第一和第二晶體振蕩器1a和1b分別具有不同基頻。在此，假設(shè)第一和第二晶體振蕩器1a和1b的振蕩頻率分別是155.52MHz(之后稱為第一振蕩頻率)和166.628575MHz(之后稱為第二振蕩頻率)。
圖4所示的頻率開關(guān)型振蕩器包括電源開關(guān)單元11。這個電源開關(guān)單元11根據(jù)來自選擇開關(guān)結(jié)構(gòu)(未示出)的選擇信號選擇并將電壓Vcc供給到第一和第二晶體振蕩器1a和1b之一。以這種方式，根據(jù)選擇信號只選擇第一和第二晶體振蕩器1a和1b之一并操作。結(jié)果，防止了第一晶體振蕩器1a的振蕩放大器5a和第二晶體振蕩器1b的振蕩放大器5b之間的電雙向干擾，避免了串話干擾，所以，進一步減小了相位噪聲。
SAW濾波器10具有形成在同一壓電基片上的兩組IDT的結(jié)構(gòu)，IDT設(shè)置了四倍頻第一和第二振蕩頻率的通頻帶622.08MHz和666.5143MHz。
圖5是圖4所示SAW濾波器10結(jié)構(gòu)的例子。
這個圖所示的SAW濾波器10具有一對兩組IDT12(12a和12b)和IDT13(13a和13B)，在圖5中，發(fā)射機/接收機平行排列在壓電基片16上。這對兩組IDT 12和13分別形成第一和第二濾波器17和18。第一濾波器17的輸入端A和第二濾波器18的輸入端B分別連接到第一晶體振蕩器1a的輸出和第二晶體振蕩器1b的輸出。此外，第一和第二濾波器17和18的輸出連接在一起作為一個輸出端C。
在第一和第二濾波器17和18的通頻帶內(nèi)的中心頻率分別設(shè)置到622.08MHz和666.5143MHz，這兩個頻率是第一振蕩頻率155.52MHz和第二振蕩頻率166.628575MHz的四倍頻。
圖5中的電容器14和電感器15是用于阻抗匹配的電容器和電感器。在壓電基片16上形成的第一和第二濾波器17和18被密封在表面安裝室內(nèi)。
圖4所示的頻率開關(guān)型振蕩器一旦安裝在通信設(shè)備的一組基片上，被振蕩的頻率，就是說，將被電源供電的晶體振蕩器1根據(jù)選擇開關(guān)機構(gòu)輸入的開關(guān)信號S被選擇。例如，如果選擇第一振蕩頻率155.52MHz作為輸出頻率，那么，由電源開關(guān)單元11供電到晶體振蕩器1a的振蕩放大器5a，基頻是第一振蕩頻率155.52MHz的信號從第一晶體振蕩器1a被輸出。這個信號通過SAW濾波器10的第一濾波器17，該濾波器連接到第一晶體振蕩器1a，濾波器的通頻帶是622.08MHz，所以，獲得了所要求的622.08MHz諧波分量。在這個分量由放大器3放大之后，通過互補輸出驅(qū)動器IC 8獲得了互補輸出OUT1和OUT2。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以安全地用SAW濾波器10從第一和第二晶體振蕩器1a和1b的諧波分量中選擇作為輸出的的高頻622.08MHz或666.5143MHz。
此外，具有不同通頻帶的第一和第二濾波器17和18形成在同一壓電基片16上，密封在一個表面安裝室內(nèi)并共用。因此，與第一和第二濾波器17和18密封在單獨室內(nèi)的SAW濾波器的情況比較減小了安裝面積。
此外，在這個頻率開關(guān)型振蕩器的例子中，第一和第二濾波器17和18的輸出連接在一起作為SAW濾波器10的一個輸出，放大器3和驅(qū)動器IC 8被共用。因此，與使用兩個高頻振蕩器分別容納第一和第二濾波器17和18的情況比較進一步減小了器件的尺寸。
圖6是第二優(yōu)選實施例的頻率開關(guān)型振蕩器的電路圖。在這個圖中，構(gòu)成元件基本上與用相同參考標(biāo)號表示的圖1和4所示的構(gòu)成元件具有相同的功能，下面簡化或省略對它們的解釋。
圖6所示的頻率開關(guān)型振蕩器具有一種結(jié)構(gòu)，其中，圖1所示的SAW濾波器2a和2b被分別排列為具有不同基頻的第一和第二晶體振蕩器1a和1b，SAW濾波器的通頻帶中心頻率是基頻分量f1或每個晶體振蕩器1輸出的諧波分量f2到fn。
類似于圖4所示的結(jié)構(gòu)，電源開關(guān)單元11根據(jù)來自選擇開關(guān)機構(gòu)(未示出)的開關(guān)信號S選擇和供給電壓Vcc到第一和第二晶體振蕩器1a和1b之一，所以，在這種結(jié)構(gòu)中也可以安全地獲得由SAW濾波器2a和2b設(shè)置的頻率輸出信號。此外，SAW濾波器2a和2b的輸出連接在一起作為一個輸出，并共用放大器3和驅(qū)動器IC 8，所以，與使用兩個高頻振蕩器的結(jié)構(gòu)進行比較，減小了器件的尺寸。
圖7是第三優(yōu)選實施例的頻率開關(guān)型振蕩器的電路圖。在這個圖中，構(gòu)成元件基本上與用相同參考標(biāo)號表示的圖1和4所示的構(gòu)成元件具有相同的功能，下面簡化或省略對它們的解釋。
圖7所示的頻率開關(guān)型振蕩器包括一個晶體振蕩器1。
通過失真輸出，圖3所示，這個晶體振蕩器提高了頻譜中相對于基頻分量f1的諧波分量f2到fn的電平。通過在圖5所示的同一壓電基片上設(shè)置中心頻率不同的多個濾波器實現(xiàn)SAW濾波器。根據(jù)來自選擇開關(guān)機構(gòu)(未示出)的開關(guān)信號S選擇晶體振蕩器1的輸出，并通過輸入選擇方框20將晶體振蕩器1的輸出輸入到SAW濾波器10內(nèi)的輸入端A或B。結(jié)果，由具有選擇輸入端的濾波器濾波的頻率信號從SAW濾波器10的輸出端被輸出。這個輸出由放大器3放大，所以，通過互補輸出驅(qū)動器IC 8獲得了互補輸出OUT1和OUT2。
在圖7所示的頻率開關(guān)型振蕩器中，能夠被輸出的振蕩頻率根據(jù)SAW濾波器內(nèi)的多個濾波器的通頻帶的中心頻率確定。然而，需要注意，這些中心頻率被限制到晶體振蕩器1的基頻分量f1或諧波分量f2到fn。
同樣，根據(jù)圖7所示結(jié)構(gòu)的頻率開關(guān)型振蕩器，通過從多個振蕩頻率中選擇一個頻率可以安全地獲得所要求頻率的振蕩輸出。此外，這個結(jié)構(gòu)只需要一個晶體振蕩器1，因此，與圖4所示的結(jié)構(gòu)進行比較，可以進一步減小器件的尺寸和成本。
按照上述優(yōu)選實施例，選擇兩個頻率之一，并輸出被選擇的頻率。然而，增加了晶體振蕩器1的數(shù)量(在第一和第二優(yōu)選實施例中)或增加了濾波器的數(shù)量(在第三優(yōu)選實施例中)，所以，可以從三個或更多的頻率中獲得高頻輸出。
此外，振蕩輸出被實施為互補輸出。然而，它也可以實施為一個輸出。選擇和輸出多個諧波頻率之一的高頻振蕩器屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。
按照本發(fā)明的頻率開關(guān)型振蕩器，可以選擇和輸出多個頻率的任一個頻率并可以減小器件的尺寸。
權(quán)利要求
1.一種頻率開關(guān)型的高頻振蕩器，包括多個晶體振蕩單元，其振蕩輸出的基頻是不同的；電源開關(guān)單元，其操作多個晶體振蕩單元之一；聲表面波濾波器單元，它是由在同一壓電基片上設(shè)置不同頻率通頻帶的多個叉指型的變換器構(gòu)成，由電源開關(guān)單元操作的晶體振蕩單元的振蕩輸出被輸入到聲表面波濾波器。
2.一種頻率開關(guān)型高頻振蕩器，包括多個具有不同基頻振蕩輸出的晶體振蕩單元；為多個晶體振蕩單元分別設(shè)置的多個濾波器單元，多個濾波器單元的通頻帶是不同的；選擇高頻振蕩器輸出的高頻輸出頻率的輸出頻率選擇單元。
3.按權(quán)利要求2所述的頻率開關(guān)型高頻振蕩器，其特征在于所述多個濾波器單元形成在同一壓電基片上。
4.按權(quán)利要求3所述的頻率開關(guān)型高頻振蕩器，其特征在于所述多個濾波器單元是聲表面波濾波器，該聲表面波濾波器由在同一壓電基片上設(shè)置不同通頻帶的多個叉指型的變換器構(gòu)成。
5.按權(quán)利要求2所述的頻率開關(guān)型高頻振蕩器，其特征在于所述輸出頻率選擇單元選擇高頻輸出的頻率，該高頻輸出是通過把電源加到所述多個晶體振蕩單元之一從高頻振蕩器輸出的。
6.按權(quán)利要求2所述的頻率開關(guān)型高頻振蕩器，其特征在于所述多個晶體振蕩單元失真并輸出振蕩輸出。
7.一種頻率開關(guān)型高頻振蕩器，包括失真和輸出振蕩輸出的晶體振蕩單元；多個濾波器單元，濾波器單元的通頻帶分別不同；選擇所述多個濾波單元之一并輸入振蕩輸出的輸入選擇單元。
8.按權(quán)利要求7所述的頻率開關(guān)型高頻振蕩器，其特征在于所述多個濾波器單元形成在同一壓電基片上。
9.按權(quán)利要求8所述的頻率開關(guān)型高頻振蕩器，其特征在于所述多個濾波器單元是聲表面波濾波器，該聲表面波濾波器由在同一壓電基片上設(shè)置不同通頻帶的多個叉指型的變換器構(gòu)成。
10.一種高頻振蕩方法，包括選擇多個晶體振蕩單元的振蕩輸出之一，各個晶體振蕩單元的振蕩輸出的基頻是不同的；把選擇的振蕩輸出輸入到濾波器。
11.一種高頻振蕩方法，包括失真和輸出振蕩輸出；選擇多個濾波器單元之一，并輸入振蕩輸出，多個濾波器單元的通頻帶分別是不同的。
全文摘要
本發(fā)明的頻率開關(guān)型振蕩器可以選擇和輸出多個高頻之一,并能夠減小器件的尺寸。頻率開關(guān)型振蕩器操作具有不同基頻的多個晶體振蕩器之一,并利用由在同一壓電基片上設(shè)置不同頻率的通頻帶的多個交叉指型的變換器(IDT)構(gòu)成的聲表面波濾波器單元,或利用為每個頻率安排的濾波器,或選擇濾波從一個晶體振蕩器輸出的信號的濾波器,濾波晶體振蕩器輸出的信號。
文檔編號H03B5/32GK1384600SQ0211906
公開日2002年12月11日 申請日期2002年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月8日
發(fā)明者追田武雄 申請人:日本電波工業(yè)株式會社