使用频率倍增的次谐振注入锁定振荡器的低功率本机振荡器分布.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201080029940.3

申请日:

2010.07.01

公开号:

CN102474260A

公开日:

2012.05.23

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H03L 7/24申请日:20100701|||公开

IPC分类号:

H03L7/24; H03B27/00; H03D7/16

主分类号:

H03L7/24

申请人:

高通股份有限公司

发明人:

朴东明; 加法尔·萨沃

地址:

美国加利福尼亚州

优先权:

2009.07.01 US 12/496,422

专利代理机构:

北京律盟知识产权代理有限责任公司 11287

代理人:

宋献涛

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内容摘要

本机振荡器将具有相对低频率的信号跨越集成电路传送到混频器的位置。在所述混频器附近,频率倍增的次谐振注入锁定振荡器SHILO接收所述信号,且从其产生较高频率信号。如果所述SHILO输出I信号及Q正交信号,则所述I信号及所述Q信号驱动所述混频器。如果所述SHILO不产生正交信号,则正交产生电路接收SHILO输出信号,且从其产生驱动所述混频器的I信号及Q信号。在一个有利方面中,在从所述本机振荡器到所述SHILO的距离内传送的所述信号的频率低于局部地驱动所述混频器的所述I信号及所述Q信号的频率。与常规系统相比,减少在一定距离内传送的所述信号的所述频率可将LO信号分布系统的功率消耗减少50%以上。

权利要求书

1: 一种集成电路, 其包含 : 本机振荡器, 其输出具有第一频率的第一信号 ; 次谐振注入锁定振荡器 SHILO, 其接收所述第一信号且从其产生具有第二频率的第二 信号, 其中所述第二频率为所述第一频率的整数倍 ; 及 正交信号产生器, 其接收所述第二信号且从其产生具有第三频率的同相 I 信号及具有 所述第三频率的正交 Q 信号。
2: 根据权利要求 1 所述的集成电路, 其中所述第一信号跨越所述集成电路从所述本机 振荡器到所述 SHILO 传送一毫米以上的距离。
3: 根据权利要求 1 所述的集成电路, 其中所述本机振荡器被安置为远离所述 SHILO 一 毫米以上, 且其中所述第三频率大于所述第一频率。
4: 根据权利要求 1 所述的集成电路, 其进一步包含 : 混频器, 其接收所述 I 信号及所述 Q 信号。
5: 根据权利要求 1 所述的集成电路, 其中所述第三频率为所述第二频率的一半。
6: 根据权利要求 1 所述的集成电路, 其中由所述 SHILO 接收的所述第一信号是取自由 以下各者组成的群组 : 单端信号, 及差分信号。
7: 根据权利要求 1 所述的集成电路, 其中所述第一信号为第一周期性信号, 且所述第 一频率为所述第一周期性信号的基础频率, 其中所述第二信号为第二周期性信号, 且所述 第二频率为所述第二周期性信号的基础频率, 且其中所述 I 信号及所述 Q 信号为第三周期 性信号, 且所述第三频率为所述第三周期性信号的基础频率。
8: 根据权利要求 1 所述的集成电路, 其中所述 SHILO 包含 : 脉冲产生器, 其接收所述第一信号且从其产生脉冲信号 ; 及 振荡器, 其具有频率锁定范围, 所述范围包括所述第二频率但不包括所述第一频率, 其 中所述振荡器接收所述脉冲信号, 且其中所述振荡器输出具有所述第二频率的所述第二信 号。
9: 根据权利要求 1 所述的集成电路, 其中所述 SHILO 包括振荡器, 其中所述振荡器包括 LC 槽电路, 其中所述 LC 槽电路包括电感器及电容器。
10: 根据权利要求 1 所述的集成电路, 其中所述 SHILO 包括环式振荡器。
11: 根据权利要求 8 所述的集成电路, 其中所述脉冲信号为包括多个相同脉冲的信号, 其中所述相同脉冲中的每一者具有脉冲宽度, 且其中所述脉冲宽度是由所述脉冲产生器中 的电路元件的传播延迟来确定。
12: 一种方法, 其包含 : (a) 将第一信号跨越集成电路传送一毫米以上的距离到次谐振注入锁定振荡器 SHILO, 其中所述第一信号为具有第一频率的周期性信号 ; (b) 将所述第一信号接收到所述 SHILO 上, 且使用所述 SHILO 产生具有第二频率的第二 信号, 其中所述第二频率为所述第一频率的整数倍 ; 及 (c) 将所述第二信号接收到正交信号产生器电路上, 且使用所述正交信号产生器电路 产生具有第三频率的同相 I 信号及具有所述第三频率的正交 Q 信号, 其中所述第三频率大 于所述第一频率。
13: 根据权利要求 12 所述的方法, 其中所述第一信号在 (a) 中是从本机振荡器传送到 2 所述 SHILO。
14: 根据权利要求 13 所述的方法, 其进一步包含 : (d) 将所述 I 信号及所述 Q 信号供应到混频器。
15: 根据权利要求 12 所述的方法, 其中在 (b) 中所述第二信号的所述产生包含 : 接收所述第一信号且从其产生脉冲信号 ; 及 将所述脉冲信号供应到振荡器, 使得所述振荡器以所述第二频率振荡且输出所述第二 信号。
16: 根据权利要求 12 所述的方法, 其中所述 SHILO 包括振荡器, 其中所述振荡器包括 LC 槽电路, 且其中所述 LC 槽电路包括电感器及电容器。
17: 根据权利要求 12 所述的方法, 其中所述 SHILO 包括环式振荡器。
18: 一种集成电路, 其包含 : 本机振荡器, 其输出具有第一频率的周期性信号 ; 次谐振注入锁定振荡器 SHILO, 其被安置为远离所述本机振荡器一毫米以上, 其中所述 SHILO 接收所述周期性信号且从其产生同相 I 差分信号及正交 Q 差分信号, 其中所述 I 差分 信号及所述 Q 差分信号具有大于所述第一频率的第二频率 ; 及混频器, 其从所述 SHILO 接收 所述 I 差分信号及所述 Q 差分信号。
19: 根据权利要求 18 所述的集成电路, 其中所述 SHILO 被安置为远离所述混频器大致 小于一毫米, 且其中所述 SHILO 包括正交压控振荡器 QVCO。
20: 一种方法, 其包含 : (a) 将具有第一频率的周期性信号跨越集成电路从本机振荡器到次谐振注入锁定振荡 器 SHILO 传送一毫米以上的距离 ; (b) 将所述周期性信号接收到所述 SHILO 上, 且使用所述 SHILO 产生同相 I 差分信号及 正交 Q 差分信号, 其中所述 I 差分信号及所述 Q 差分信号具有大于所述第一频率的第二频 率; 及 (c) 将所述 I 差分信号及所述 Q 差分信号供应到混频器。
21: 根据权利要求 20 所述的方法, 其中将所述 SHILO 安置为远离所述混频器大致小于 一毫米, 其中所述 SHILO 包括正交压控振荡器 QVCO。
22: 一种集成电路, 其包含 : 混频器 ; 及 用于如下操作的装置 : 将周期性信号从本机振荡器传送一毫米以上的距离 ; 使用所述 周期性信号产生具有第二频率的同相 I 信号且产生具有所述第二频率的正交 Q 信号, 其中 所述周期性信号具有第一频率, 其中所述第二频率大于所述第一频率且为所述第一频率的 整数倍 ; 及将所述 I 信号及所述 Q 信号供应到所述混频器。
23: 根据权利要求 22 所述的集成电路, 其中所述装置将所述周期性信号跨越导体从所 述本机振荡器传送到邻近所述混频器的位置, 且其中所述装置用于在所述位置处产生所述 I 信号及所述 Q 信号。
24: 根据权利要求 22 所述的集成电路, 其中所述装置包含次谐振注入锁定振荡器 SHILO 及正交信号产生器电路。
25: 根据权利要求 22 所述的集成电路, 其中所述装置包含输出所述 I 信号及所述 Q 信 3 号的次谐振注入锁定振荡器 SHILO。

说明书


使用频率倍增的次谐振注入锁定振荡器的低功率本机振荡 器分布

    【技术领域】
     所揭示的实施例涉及本机振荡器 (LO) 信号跨越从本机振荡器到混频器的距离的传送。 背景技术
     在无线电发射器及接收器中, 有时在集成电路上的一个位置处使用本机振荡器产 生信号。 接着将此信号从所述位置且跨越所述集成电路传送一实质距离到达在所述集成电 路上的第二位置处的混频器。本机振荡器可位于远离所述混频器的此距离处, 以防止来自 本机振荡器及相关联电路的噪声干扰混频器的恰当操作。 本机振荡器与混频器之间的距离 可为相当重要的。
     图 1( 现有技术 ) 为射频 (RF) 收发器集成电路 1( 例如有时见于蜂窝式电话手持机 中 ) 的一个实例的简化图。集成电路 1 被称为收发器, 因为其包括发射器电路 2 以及接收 器电路 3。如果要接收天线 4 上的信号, 则将信号 5 从天线 4 传递到接收器电路 3, 在所述 接收器电路 3 处, 所述信号 5 由混频器 6 降频转换。所述降频转换由两个信号调谐及控制 : 同相差分信号 I, 及正交差分信号 Q。I 信号及 Q 信号是由位于远程的本机振荡器 7 与位于 近端的二分频正交信号产生器 8 的组合产生。 在所说明的实例中, 位于远程的本机振荡器 7 输出一差分输出信号。此差分信号跨越一对导体 9 及 10 而传送到二分频正交信号产生器 8。二分频正交信号产生器 8 将信号分频为二分之一, 且将两个差分信号 I 信号及 Q 信号输 出到混频器 6。作为来自混频器 6 的输出的经降频转换信号 11 由模 / 数转换器 (ADC)12 数 字化, 且所得数字信息继续传递以进行进一步接收处理。
     如果要发射数字信息, 则将所述数字信息由数 / 模转换器 (DAC)13 转换成模拟形 式。所得模拟信号 14 由发射器电路 2 中的混频器 15 升频转换。一对差分信号 I 及 Q 控制 混频器 15 升频转换模拟信号的方式。如同在接收器电路的状况下, 由混频器 15 使用的 I 信号及 Q 信号由位于远程的本机振荡器 16 以及靠近混频器 15 的二分频正交信号产生器 17 产生。位于远程的本机振荡器 16 将一差分信号经由一对导体 18 及 19 供应到二分频正交 信号产生器 17。二分频正交信号产生器 17 将差分信号 I 及 Q 输出到混频器 15。作为混频 器 15 的输出的所得经升频转换信号 20 被放大, 且输出到天线 4 上以供发射。
     图 2( 现有技术 ) 更详细地说明这些本机振荡器及二分频正交信号产生器电路中 的一者。在所说明的实例中, 本机振荡器 7 包括锁相回路 (PLL)。所述 PLL 又包括压控振荡 器 (VCO)21。VCO 21 输出差分输出信号 VO, 所述差分输出信号 VO 由缓冲器 22 缓冲, 且经由 所述对导体 9 及 10 而传送跨越距离 D。可通过电流转移或电压转移来传送信号 VO。差分 输出信号 VO 包括导体中的一者 9 上的 VOP 信号及导体中的另一者 10 上的反相 VON 信号。 差分 VO 信号在此项技术中有时被称为本机振荡器 (LO) 信号, 且有时被称为其它名称, 例如 VCO 输出信号。然而, 所述信号在此处被称为 VO 信号 ( “VCO 输出” 信号 ), 因为所述信号是 从 VCO 21 输出, 且因为实际上驱动混频器 6 的正交信号 I 及 Q 具有不同频率。二分频正交信号产生器 8 从导体 9 及 10 接收差分信号 VO, 且从其产生彼此具有正 交相位关系的两个差分信号。所述两个差分信号的频率因为二分频正交信号产生器 8 的二 分频功能性而为 VO 信号的频率的一半。所述两个差分信号由缓冲器 23 及 24 缓冲以产生 驱动混频器 6 的 I 及 Q 差分信号。在所说明的实例中, 因为在混频器 6 处需要 50 亿赫兹的 I 及 Q 信号, 所以如从本机振荡器 7 所传送的 VO 信号为 100 亿赫兹的信号。需要对图 1 及 图 2 的信号产生及分布电路进行改进。 发明内容 在本机振荡器信号分布系统及方法中, 本机振荡器将相对低频率的信号跨越集成 电路而传送到混频器的位置。在一个实例中, 所述低频率信号经由导体而传送至少一毫米 的距离。在所述混频器附近, 频率倍增的次谐振注入锁定振荡器 (SHILO) 接收所述低频率 信号, 且从其产生较高频率信号。如果所述 SHILO 输出同相 (I) 及正交 (Q) 信号, 则由所述 SHILO 输出的 I 信号及 Q 信号用以驱动所述混频器。如果所述 SHILO 不产生正交信号, 则正 交产生电路接收所述 SHILO 输出信号, 且从其产生接着用以驱动所述混频器的 I 及 Q 信号。 在一个有利方面中, 跨越所述集成电路从本机振荡器传送到 SHILO 的所述相对低频率信号 的频率低于局部地驱动所述混频器的 I 信号及 Q 信号的频率。与常规本机振荡器信号分布 系统相比, 减小在所述本机振荡器与所述混频器之间的距离内传送的所述信号的频率会减 少总功率消耗, 且减少辐射能量。在第一实例中, 所述 SHILO 包括基于注入锁定 LC 的 VCO。 在第二实例中, 所述 SHILO 包括注入锁定环式振荡器。在第三实例中, 所述 SHILO 包括注入 锁定正交 VCO(QVCO)。
     前文为概述且因此必然含有细节的简化、 一般化及省略 ; 因此, 所属领域的技术人 员应了解, 所述概述仅为说明性的且并不希望以任何方式为限制性的。如仅由权利要求书 所界定的本文中所描述的装置及 / 或方法的其它方面、 发明性特征及优势将在本文中所阐 述的非限制性详细描述中变得显而易见。
     附图说明
     图 1( 现有技术 ) 为说明用于将信号从本机振荡器跨越集成电路而发射到混频器 的常规电路的图。
     图 2( 现有技术 ) 为图 1 的常规电路的更详细图。
     图 3 为移动通信装置 100( 例如蜂窝式电话 ) 的极简化高阶框图。
     图 4 为图 3 的 RF 收发器集成电路 102 的更详细图。
     图 5 为图 4 的本机振荡器 111、 导体 112 及混频器块 109 的更详细图。
     图 6 为图 5 的电路中的次谐振注入锁定振荡器 (SHILO)136 的第一实例的电路图。
     图 7 为图 5 的二分频正交信号产生器 137 的实例的电路图。
     图 8 为说明图 6 的电路的操作的波形图。
     图 9 为展示图 6 的电路的相位裕度性能的曲线图。
     图 10 为图 5 的电路中的次谐振注入锁定振荡器 (SHILO)136 的第二实例的电路 图。
     图 11 为说明图 10 的电路的操作的波形图。图 12 为展示图 10 的电路的相位裕度性能的曲线图。
     图 13 为图 5 的电路中的 SHILO 136 的第三实例的电路图。此第三实例不使用图 5 的二分频正交信号产生器电路 137。与图 6 及图 10 的实例中的导体 112 上的 2.25GHz 信 号相比, 此第三实例包括导体 112 上的 1.25GHz VOP 信号。
     图 14 为说明图 13 的电路的操作的波形图。
     图 15 为展示图 13 的电路的相位裕度性能的曲线图。
     图 16 为阐述图 1 及图 2 的现有技术、 图 6 的第一实例或图 10 的第二实例及图 13 的第三实例的比较的图表。
     图 17 为根据一个新颖方面的方法的流程图。 具体实施方式
     图 3 为移动通信装置 100( 例如蜂窝式电话 ) 的极简化高阶框图。装置 100 包括 用于接收及发射蜂窝式电话通信的天线 101、 RF 收发器集成电路 102 及数字基带集成电路 103( 以及其它未说明零件 )。
     图 4 为图 3 的 RF 收发器集成电路 102 的更详细图。在蜂窝式电话的操作的一个 极简化解释中, 如果蜂窝式电话正用来接收作为蜂窝式电话交谈的部分的音频信息, 则在 天线 101 上接收传入发射 104。信号经过双工器 105 及匹配网络 106, 且由接收链 108 的低 噪声放大器 (LNA)107 放大。在由混频器块 109 中的混频器降频转换之后, 且在由基带滤波 器 110 滤波之后, 信息被传送到数字基带集成电路 103 以进行模 / 数转换且在数字域中进 行进一步处理。通过改变由本机振荡器 111 产生的本机振荡器信号的频率来控制接收链进 行降频转换的方式。此本机振荡器信号 LO1( 图 4 中未展示 ) 实际上包括两个差分信号 I 及 Q。差分信号 I 为同相差分信号, 而差分信号 Q 为正交信号。如下文进一步解释, 这些信 号 I 及 Q 中的每一者为跨越一组两个导体而传送的差分信号。在图 4 中所说明的特定实例 中, 包括这些 I 及 Q 信号的本机振荡器信号 LO1 实际上是在混频器块 109 内从导体 112 上 的 VCO 输出信号 VOP 中产生。数字基带集成电路 103 控制 VOP 信号的频率, 且借此还通过 将控制信息 CONTROL 经由串行总线接口 114、 串行总线 115、 串行总线接口 116 及导体 117 发送到本机振荡器 111 来控制供应到混频器块 109 中的混频器的 I 及 Q 信号。
     另一方面, 如果蜂窝式电话 100 正用来发射作为蜂窝式电话交谈的部分的音频信 息, 则在数字基带集成电路 103 中将待发射的音频信息转换成模拟形式。模拟信息被供应 到 RF 收发器集成电路 102 的发射链 119 的基带滤波器 118。在滤波之后, 混频器块 120 中 的混频器升频转换所述信号。通过控制供应到混频器块 120 中的混频器的一对差分 I 及 Q 正交信号的频率来调谐并控制升频转换过程。本机振荡器 121 经由导体 123 输出 VCO 输出 信号, 且此 VCO 输出信号用以产生供应到混频器的 I 及 Q 信号。信号 I 及 Q 在此处被称为 第二本机振荡器信号 LO2。数字基带集成电路 103 控制导体 123 上的 VO 信号的频率, 且借 此还通过将控制信息 CONTROL 经由串行总线接口 114、 串行总线 115、 串行总线接口 116 及 导体 125 发送到本机振荡器 121 来控制 LO2 的 I 信号及 Q 信号。由混频器块 120 输出的所 得经升频转换信号由驱动器放大器 126 及外部功率放大器 127 放大。经放大的信号作为传 出发射 128 被供应到天线 101 以供发射。在此实施例中, 在数字基带集成电路 103 内执行 来自存储器 131 的处理器可执行指令 130 的集合的处理器 129 确定控制信息 CONTROL, 且使此控制信息待传送到本机振荡器 111 及 121。
     图 5 为更详细地展示图 4 的本机振荡器 111、 导体 112 及混频器块 109 的图。本机 振荡器 111 经由导体 129 接收参考时钟信号 REF CLK, 且在导体 112 上从其产生信号 VOP, 其中信号 VOP 的频率由导体 117 上的多位数字控制信息 CONTROL 来确定。本机振荡器 111 包括锁相回路 (PLL)130、 四分频分频器 (DIV4)131 及缓冲器 132( 以及其它未说明电路 )。 PLL 130 的压控振荡器 (VCO)133 输出差分 VCO 输出信号, 所述差分 VCO 输出信号被供应到 分频器 131。分频器 131 执行四分频功能, 且输出差分输出信号 VO。在此实例中, 差分信号 VO 包括导体 134 上的信号 VOP 及导体 135 上的信号 VON。导体 134 上的 VOP 信号由缓冲器 132 缓冲, 且作为导体 112 上的单端周期性 VCO 输出信号 VOP 而从本机振荡器 111 输出。
     在所说明的特定实例中, 周期性信号 VCO 133 以 10GHz 振荡, 且分频器 131 进行四 分频, 所以导体 112 上的周期性信号 VOP 的频率为 2.5GHz。此处所提及的 10GHz 及 2.5GHz 频率为其相应周期性信号的基础频率。
     导体 112 上的 2.5GHz 周期性 VOP 信号跨越集成电路 102 从本机振荡器 111 的位置 到混频器块 109 的位置而传送一实质性距离。在本实例中, 此距离为约两毫米。在混频器 块 109 的位置处, 在频率倍增的次谐振注入锁定振荡器 (SHILO)136 上接收信号 VOP。通过 接收 VOP 信号, 使得 SHILO 136 以导体 112 上的传入 VOP 信号的频率的整数倍频率振荡。 在 本实例中, 此整数倍为 4。SHILO 136 因此以 10GHz 振荡, 且输出 10GHz 差分输出信号 FOSC。 二分频正交信号产生电路 137 接收 10GHz 信号 FOSC, 且从其产生两个差分信号。因为二分 频正交信号产生电路 137 进行二分频, 所以在此实例中的这两个差分信号的频率为 5GHz。 这些差分信号中的每一者由一对缓冲器 138 及 139 中的相应者缓冲。缓冲器 138 在混频器 块 109 内将 5GHz 同相差分信号 I 经由导体 140 及 141 供应到混频器 144。缓冲器 139 将 5GHz 正交差分信号 Q 经由导体 142 及 143 供应到混频器 144。
     因此, 即使从本机振荡器 111 传送到混频器块 109 的信号 VOP 的频率具有较低频 率 ( 在此状况下为 2.5GHz), 也通过 5GHz I 及 Q 信号驱动混频器 144。另一方面, 在图 2 的 现有技术中, 从本机振荡器 7 传送到接收器 3 的差分信号比 10GHz 高得多。通过使用本专 利文档的教示来减小传送从本机振荡器到混频器的相对大距离的信号的频率, 可减少从长 导体所辐射的功率量, 且减少寄生充电及放电。如下文更详细描述, 与图 2 的电路比较, 功 率消耗得以减少。尽管图 5 的目前所描述的特定实例包括通过 5GHz 信号驱动混频器, 但此 仅为一个实例。目前所描述的方法及电路可用以通过任何频率驱动混频器。
     图 6 为图 5 的 SHILO 136 的第一实例的电路图。SHILO 136 包括脉冲产生器电路 145 及基于 LC 的 VCO 146。基于 LC 的 VCO 146 包括 LC 槽 147、 一对交叉耦合的 N 沟道晶体 管 148 及 149、 电流源 150、 一对交叉耦合的 P 沟道晶体管 151 及 152, 及一对信号注入 P 沟 道晶体管 153 及 154。P 沟道晶体管 151 到 154 的源极如所说明耦合到供应电压节点 161。 电流源 150 将电流从 N 沟道晶体管 148 及 149 的源极传导到接地节点 162。基于 LC 的 VCO 146 的输出节点为节点 155 及 156。10GHz 信号 FOSC 存在于节点 156 与 156 之间。参考数 字 157 识别基于 LC 的 VCO 146 的第一输出引线。此引线 157 为输出节点 155 的扩展。类 似地, 参考数字 158 识别基于 LC 的 VCO 146 的第二输出引线。此引线 158 为节点 156 的扩 展。基于 LC 的 VCO 146 的输入节点分别包括 P 沟道信号注入晶体管 153 及 154 的栅极。LC 槽 147 包括并联连接的电感器 159 及电容器 160。槽电路 147 的电感及电容固定, 使得 VCO146 的锁定范围包括 10GHz, 但不包括 2.5GHz 的任何其它整数倍。
     脉冲产生器电路 145 包括脉冲产生逻辑门 163 及 164, 脉冲产生逻辑门 163 及 164 经由输入引线 165 而从导体 112( 见图 5) 接收 VOP 信号且产生脉冲输出信号 PO, 且将所述 脉冲输出信号 PO 供应到基于 LC 的 VCO 146 的 P 沟道信号注入晶体管 153 的栅极上。延迟 逻辑元件 166 产生 PO 信号的经延迟版本 POD, 且将所述延迟脉冲输出信号 POD 供应到基于 LC 的 VCO 146 的 P 沟道信号注入晶体管 154 的栅极。尽管导体 112 上的 VOP 信号可能并不 具有 10GHz 频率分量, 或可能不具有具适当振幅的 10GHz 频率分量, 但脉冲产生器电路 145 输出具有实质 10GHz 频率分量的脉冲流 PO 及 POD。因为基于 LC 的 VCO 经调谐而具有包括 10GHz 的锁定范围, 所以基于 LC 的 VCO 锁定在经注入的 10GHz 频率分量上且以 10GHz 振荡, 因此将输入引线 165 上的传入 2.5GHz 信号频率倍增四倍。
     图 7 为图 5 的二分频正交信号产生器 137 的合适实施的一个实例的电路图。二分 频正交产生器 137 包括如所说明而互连的两个差分锁存器 167 及 168。经由输入引线 169 及 170 在图 7 的二分频正交产生器 137 上接收如由图 6 的 SHILO 136 所输出的信号 FOSC。 在此实例中, 输出节点 155、 输出引线 157 及输入引线 169 皆形成一个节点。类似地, 输出 节点 156、 输出引线 158 及输入引线 170 皆形成一个节点。供应到图 6 中的缓冲器 138 的 I 差分信号输出到图 7 中所说明的输出引线 171 及 172 上。类似地, 供应到图 6 中的缓冲器 139 的 Q 差分信号输出到图 7 中所说明的输出引线 172 及 173 上。 图 8 为说明图 6 的脉冲产生器 145 的操作的波形图。在导体 112 上的传入 VOP 信 号的每一上升边缘上, 脉冲产生器 145 产生一低脉冲。 这些低脉冲的脉冲宽度为约 50 皮秒, 且由通过图 6 中的反相器 163 的传播延迟确定。低脉冲流在图 8 中被识别为波形 PO。另 外, 响应于传入 VOP 信号的每一上升边缘, 脉冲产生器 145 产生低脉冲的延迟版本。这些延 迟低脉冲的脉冲宽度为约 50 皮秒, 且也是由通过图 6 中的反相器 163 的传播延迟确定。这 些延迟低脉冲流在图 8 中被识别为波形 POD。PO 低脉冲及延迟 POD 低脉冲的脉动使图 6 的 基于 LC 的 VCO 146 如上文所描述而以 10GHz 振荡。在图 8 中, 标记为 FOSC 的波形说明存 在于基于 LC 的振荡器 146 的输出节点 155 与 156 之间的振荡输出信号。
     图 9 为 展 示 由 图 6 的 电 路 输 出 的 10GHz FOSC 信 号 的 相 位 噪 声 如 何 满 足 IEEE802.11B 相位噪声要求 200 的曲线图。在水平维度中指示从由基于 LC 的 VCO 146 输出 的振荡信号的 10GHz 基础频率的频率偏移。线 201 表示此信号的相位噪声, 而线 202 表示 在图 6 的基于 LC 的 VCO 自由运行 ( 即, 未注入锁定到信号 VOP) 时基于 LC 的 VCO 的输出的 相位噪声。垂直虚线 203 指示 SHILO 136 的锁定范围。SHILO 136 可锁定到 10GHz 加上或 减去 60MHz 的范围内的信号上。
     图 10 为图 5 的 SHILO 136 的第二实例的电路图。在此第二实例中, SHILO 为基于 环式振荡器的次谐振注入锁定振荡器, 且包括脉冲产生器 300、 环式振荡器 301、 多个信号 注入晶体管 302 到 305, 及可选缓冲器 306。如同在图 6 的第一实例的状况下, 参考数字 157 及 158 识别 SHILO 136 的一对输出引线, 且参考数字 165 识别 SHILO 136 的输入引线。
     图 11 为说明图 10 的基于环式振荡器的次谐振注入锁定振荡器 136 的操作的波形 图。响应于传入的 VOP 信号的上升边缘, 脉冲产生器 300 产生一组高脉冲, 所述组高脉冲如 在图 11 中所指示而在时间上展开。这些高脉冲中的每一者的脉冲宽度为约 50 皮秒。产生 4 个脉冲流 PO1、 PO2、 PO3 及 PO4, 且这些脉冲流中的每一者被引导到 4 个注入下拉 N 沟道晶
     体管 302 到 305 中的对应相应晶体管的栅极上。这些晶体管 302 到 305 在合适时间在对应 内部节点 307 到 310 上下拉, 使得传入的 2.5GHz VOP 输入信号的第四谐振注入到环式振荡 器 301 中。因此使得环式振荡器 301 以 10GHz 振荡, 且输出 10GHz 信号 FOSC。图 11 中的三 角符号 311 及 312 表示差分缓冲器。
     图 12 为展示由环式振荡器电路图 10 的电路输出的 10GHz FOSC 信号的相位噪声 如何满足 IEEE 802.11A 相位噪声要求 400 的曲线图。在水平维度中指示从环式振荡器输 出信号的 10GHz 基础频率的频率偏移。线 401 表示环式振荡器输出的相位噪声, 而线 402 表示在环式振荡器自由运行 ( 即, 未注入锁定到信号 VOP) 时环式振荡器的相位噪声。垂直 虚线 403 指示 SHILO 136 的锁定范围。SHILO 136 可锁定到 10GHz 加上或减去 600MHz 的范 围内的信号上。图 10 的环式振荡器实例的锁定范围因此大于图 6 的基于 LC 的 VCO 实例的 锁定范围。
     图 13 为图 5 的 SHILO 136 的第三实例的电路图。在此实例中, SHILO 为基于正交 VCO 的次谐振注入锁定振荡器, 且包括脉冲产生器 500、 在此处被称为正交 VCO(QVCO) 的振 荡器 501, 及多个信号注入晶体管 502 到 505。符号 506 及 507 表示 VCO。VCO 506 及 507 如图所示耦合在一起, 使得其频率倍增四倍, 且还产生一对差分信号 I 及 Q。信号 I 及 Q 相 对于彼此具有正交相位关系。因为 QVCO 501 产生 I 及 Q 信号, 所以不需要额外正交信号产 生器二分频电路, 或不将其提供于 QVCO 的输出上。因此, 对于待供应到图 5 的混频器 144 的相同的 5GHz I 及 Q 信号, 与在图 6 及图 10 的实例中振荡器 146 及 301 以 10GHz 振荡的 振荡器相比, 图 13 的 QVCO 仅需要以 5GHz 振荡。因为 QVCO501 的频率倍增四倍, 所以与图 6 及图 10 的实例中的 2.5GHz 的 VOP 频率相比, 输入引线 165 上的传入 VOP 信号的频率仅为 1.25GHz。
     图 14 为说明图 13 的基于 QVCO 的次谐振注入锁定振荡器的操作的波形图。响应 于传入的 VOP 信号的上升边缘, 脉冲产生器 500 产生一组高脉冲, 所述组高脉冲如在图 14 中所指示在时间上展开。这些高脉冲中的每一者的脉冲宽度为约 100 皮秒。因此产生 4 个 脉冲流 PO1、 PO2、 PO3 及 PO4, 且这些脉冲流中的每一者被引导到 4 个注入下拉 N 沟道晶体 管 502 到 505 中的对应相应晶体管的栅极上。这些晶体管 502 到 505 在合适时间在振荡器 的内部节点上下拉, 使得 1.25GHz VOP 输入信号的第四谐振注入到 QVCO501 中。因此使得 QVCO 501 以 5GHz 振荡, 且输出两个 5GHz 差分 FOSC 信号。
     图 15 为展示由图 13 的 QVCO 501 输出的 5GHz I 及 Q FOSC 信号的相位噪声如何 满足 IEEE 802.11B 相位噪声要求 600 的曲线图。在水平维度中指示从环式振荡器输出的 10GHz 基础频率的频率偏移。线 601 表示 QVCO 输出的相位噪声, 而线 602 表示在 QCO 自由 运行 ( 即, 未注入锁定到信号 VOP) 时 QVCO 输出的相位噪声。垂直虚线 603 指示 SHILO 136 的锁定范围。SHILO 136 可锁定到在大约低于 10GHz 60MHz 到大约超过 10GHz 60MHz 的范 围内的信号上。
     图 16 为比较图 1 及图 2 的现有技术电路、 图 6 的第一实例电路、 图 10 的第二实例 电路及图 13 的第三实例电路的各种性能参数的表格。在每一状况下, 假定本机振荡器在同 一集成电路上位于远离混频器约两毫米处。电流消耗量的行从上部行到底部行依次为 : 1) 在实例中的 SHILO 中的振荡器的电流消耗, 2) 随后二分频正交产生电路的电流消耗 ( 如果 有的话 ), 3)SHILO 内的脉冲产生器的电流消耗 ( 如果有的话 ), 4) 归因于将高频率信号驱动于长导体 112 上且沿长导体 112 驱动到混频器的电流消耗, 及 5) 总功率消耗。注意, 图 6、 图 10 及图 13 的实例消耗的总电流实质上小于图 1 及图 2 的现有技术电路消耗的总电流。 在图 6、 图 10 及图 13 的三个实例中, 图 13 的 QVCO 实例具有最低总功率消耗, 但具有最高相 位噪声。与图 6 的基于 LC 的 VCO 相比, 图 10 的环式振荡器实例在一较小 IC 面积上实现, 具有较宽锁定频率范围, 但具有较不良相位噪声性能。
     图 17 为根据一个新颖方面的方法 700 的流程图。在第一步骤 ( 步骤 701) 中, 将 第一信号跨越集成电路从本机振荡器到频率倍增的次谐振注入锁定振荡器 (SHILO) 传送 一毫米以上的距离。所述第一信号为具有第一频率的周期性信号。在所述方法的一个实例 中, 所述第一信号为图 5 中的导体 112 上的信号 VOP。
     在第二步骤 ( 步骤 702) 中, 将第一信号接收于频率倍增的 SHILO 上。由 SHILO 使 用第一信号产生具有第二频率的第二信号。所述第二信号为第一频率的整数倍。SHILO 位 于相对靠近混频器处, 而本机振荡器位于距混频器的远程位置。 在所述方法的一个实例中, 所述第二信号为图 5 中的信号 FOSC。
     在第三步骤 ( 步骤 703) 中, 将第二信号接收于正交信号产生器电路上。正交信号 产生器电路产生具有第三频率的同相 (I) 信号及具有第三频率的正交 (Q) 信号。I 信号与 Q 信号在相位上相差 90 度。所述第三频率大于所述第一频率。在所述方法的一个实例中, I 信号及 Q 信号为图 5 中展示为供应到混频器 144 的 I 及 Q 差分信号。I 信号及 Q 信号的 第三频率为 5GHz, 而导体 112 上的 VOP 信号的第一频率为 2.5GHz。 在第四步骤 ( 步骤 704) 中, 将 I 信号及 Q 信号供应到混频器。在所述方法的一个 实例中, 供应到混频器的 I 信号及 Q 信号为图 5 中所说明的被供应到混频器 144 的 I 及 Q 差分信号。
     在一个或一个以上示范性实施例中, 可以硬件、 软件、 固件或其任何组合来实施所 描述的功能。如果以软件加以实施, 则所述功能可作为一个或一个以上指令或代码而存储 于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体进行传输。 计算机可读媒体包括计算机存储媒 体及通信媒体两者, 通信媒体包括促进计算机程序从一处转移到另一处的任何媒体。存储 媒体可为可由通用或专用计算机存取的任何可用媒体。作为实例而非限制, 此计算机可读 媒体可包含 RAM、 ROM、 EEPROM、 CD-ROM 或其它光盘存储装置、 磁盘存储装置或其它磁性存储 装置, 或可用以载运或存储呈指令或数据结构形式的所要代码装置且可由通用或专用计算 机或通用或专用处理器存取的任何其它媒体。又, 可将任何连接恰当地称作计算机可读媒 体。举例来说, 如果使用同轴电缆、 光纤缆线、 双绞线、 数字订户线 (DSL) 或无线技术 ( 例如 红外线、 无线电及微波 ) 而从网站、 服务器或其它远程源传输软件, 则同轴电缆、 光纤缆线、 双绞线、 DSL 或无线技术 ( 例如红外线、 无线电及微波 ) 包括于媒体的定义中。如本文中所 使用, 磁盘及光盘包括压缩光盘 (CD)、 激光光盘、 光学光盘、 数字通用光盘 (DVD)、 软性磁盘 及蓝光光盘, 其中磁盘通常以磁性方式再生数据, 而光盘通过激光以光学方式再生数据。 上 述各物的组合也应包括在计算机可读媒体的范围内。在一个说明性实例中, 图 3 的处理器 129 执行处理器可执行指令 130 的集合, 借此使集成电路 103 控制频率倍增的 SHILO 电路混 频器块 109 及 120 的操作参数。
     尽管上文出于指导的目的而描述某些特定实施例, 但此专利文档的教示具有一般 可应用性且并不限于上文所描述的特定实施例。尽管单端信号 VO 被描述为从本机振荡器
     111 经由导体 112 而传送到混频器块 109, 但所传送的信号可为经由两个导体所传送的差分 信号。VO 信号可由一个或一个以上缓冲器在其从本机振荡器到 SHILO 的路径上缓冲。VO 信号不需要由模拟 VCO 产生, 而可由本机振荡器中的另一电路产生。在一些实例中, 数字控 制振荡器 (DCO) 输出一信号, 且本机振荡器中的分频器对此信号分频, 且所得信号为传送 一毫米以上的距离而传送到位于远程的 SHILO 的 VO 信号。因此, 可在不脱离所阐述的权利 要求书的范围的情况下实践对所描述的特定实施例的各种特征的各种修改、 改动及组合。

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1、10申请公布号CN102474260A43申请公布日20120523CN102474260ACN102474260A21申请号201080029940322申请日2010070112/496,42220090701USH03L7/24200601H03B27/00200601H03D7/1620060171申请人高通股份有限公司地址美国加利福尼亚州72发明人朴东明加法尔萨沃74专利代理机构北京律盟知识产权代理有限责任公司11287代理人宋献涛54发明名称使用频率倍增的次谐振注入锁定振荡器的低功率本机振荡器分布57摘要本机振荡器将具有相对低频率的信号跨越集成电路传送到混频器的位置。在所述混频器附。

2、近,频率倍增的次谐振注入锁定振荡器SHILO接收所述信号,且从其产生较高频率信号。如果所述SHILO输出I信号及Q正交信号,则所述I信号及所述Q信号驱动所述混频器。如果所述SHILO不产生正交信号,则正交产生电路接收SHILO输出信号,且从其产生驱动所述混频器的I信号及Q信号。在一个有利方面中,在从所述本机振荡器到所述SHILO的距离内传送的所述信号的频率低于局部地驱动所述混频器的所述I信号及所述Q信号的频率。与常规系统相比,减少在一定距离内传送的所述信号的所述频率可将LO信号分布系统的功率消耗减少50以上。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2011123086PCT申请的申请数据PC。

3、T/US2010/0408432010070187PCT申请的公布数据WO2011/003040EN2011010651INTCL权利要求书3页说明书8页附图12页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书8页附图12页1/3页21一种集成电路,其包含本机振荡器,其输出具有第一频率的第一信号;次谐振注入锁定振荡器SHILO,其接收所述第一信号且从其产生具有第二频率的第二信号,其中所述第二频率为所述第一频率的整数倍;及正交信号产生器,其接收所述第二信号且从其产生具有第三频率的同相I信号及具有所述第三频率的正交Q信号。2根据权利要求1所述的集成电路,其中所述第一信号跨越所。

4、述集成电路从所述本机振荡器到所述SHILO传送一毫米以上的距离。3根据权利要求1所述的集成电路,其中所述本机振荡器被安置为远离所述SHILO一毫米以上,且其中所述第三频率大于所述第一频率。4根据权利要求1所述的集成电路,其进一步包含混频器,其接收所述I信号及所述Q信号。5根据权利要求1所述的集成电路,其中所述第三频率为所述第二频率的一半。6根据权利要求1所述的集成电路,其中由所述SHILO接收的所述第一信号是取自由以下各者组成的群组单端信号,及差分信号。7根据权利要求1所述的集成电路,其中所述第一信号为第一周期性信号,且所述第一频率为所述第一周期性信号的基础频率,其中所述第二信号为第二周期性信。

5、号,且所述第二频率为所述第二周期性信号的基础频率,且其中所述I信号及所述Q信号为第三周期性信号,且所述第三频率为所述第三周期性信号的基础频率。8根据权利要求1所述的集成电路,其中所述SHILO包含脉冲产生器,其接收所述第一信号且从其产生脉冲信号;及振荡器,其具有频率锁定范围,所述范围包括所述第二频率但不包括所述第一频率,其中所述振荡器接收所述脉冲信号,且其中所述振荡器输出具有所述第二频率的所述第二信号。9根据权利要求1所述的集成电路,其中所述SHILO包括振荡器,其中所述振荡器包括LC槽电路,其中所述LC槽电路包括电感器及电容器。10根据权利要求1所述的集成电路,其中所述SHILO包括环式振荡。

6、器。11根据权利要求8所述的集成电路,其中所述脉冲信号为包括多个相同脉冲的信号,其中所述相同脉冲中的每一者具有脉冲宽度,且其中所述脉冲宽度是由所述脉冲产生器中的电路元件的传播延迟来确定。12一种方法,其包含A将第一信号跨越集成电路传送一毫米以上的距离到次谐振注入锁定振荡器SHILO,其中所述第一信号为具有第一频率的周期性信号;B将所述第一信号接收到所述SHILO上,且使用所述SHILO产生具有第二频率的第二信号,其中所述第二频率为所述第一频率的整数倍;及C将所述第二信号接收到正交信号产生器电路上,且使用所述正交信号产生器电路产生具有第三频率的同相I信号及具有所述第三频率的正交Q信号,其中所述第。

7、三频率大于所述第一频率。13根据权利要求12所述的方法,其中所述第一信号在A中是从本机振荡器传送到权利要求书CN102474260A2/3页3所述SHILO。14根据权利要求13所述的方法,其进一步包含D将所述I信号及所述Q信号供应到混频器。15根据权利要求12所述的方法,其中在B中所述第二信号的所述产生包含接收所述第一信号且从其产生脉冲信号;及将所述脉冲信号供应到振荡器,使得所述振荡器以所述第二频率振荡且输出所述第二信号。16根据权利要求12所述的方法,其中所述SHILO包括振荡器,其中所述振荡器包括LC槽电路,且其中所述LC槽电路包括电感器及电容器。17根据权利要求12所述的方法,其中所述。

8、SHILO包括环式振荡器。18一种集成电路,其包含本机振荡器,其输出具有第一频率的周期性信号;次谐振注入锁定振荡器SHILO,其被安置为远离所述本机振荡器一毫米以上,其中所述SHILO接收所述周期性信号且从其产生同相I差分信号及正交Q差分信号,其中所述I差分信号及所述Q差分信号具有大于所述第一频率的第二频率;及混频器,其从所述SHILO接收所述I差分信号及所述Q差分信号。19根据权利要求18所述的集成电路,其中所述SHILO被安置为远离所述混频器大致小于一毫米,且其中所述SHILO包括正交压控振荡器QVCO。20一种方法,其包含A将具有第一频率的周期性信号跨越集成电路从本机振荡器到次谐振注入锁。

9、定振荡器SHILO传送一毫米以上的距离;B将所述周期性信号接收到所述SHILO上,且使用所述SHILO产生同相I差分信号及正交Q差分信号,其中所述I差分信号及所述Q差分信号具有大于所述第一频率的第二频率;及C将所述I差分信号及所述Q差分信号供应到混频器。21根据权利要求20所述的方法,其中将所述SHILO安置为远离所述混频器大致小于一毫米,其中所述SHILO包括正交压控振荡器QVCO。22一种集成电路,其包含混频器;及用于如下操作的装置将周期性信号从本机振荡器传送一毫米以上的距离;使用所述周期性信号产生具有第二频率的同相I信号且产生具有所述第二频率的正交Q信号,其中所述周期性信号具有第一频率,。

10、其中所述第二频率大于所述第一频率且为所述第一频率的整数倍;及将所述I信号及所述Q信号供应到所述混频器。23根据权利要求22所述的集成电路,其中所述装置将所述周期性信号跨越导体从所述本机振荡器传送到邻近所述混频器的位置,且其中所述装置用于在所述位置处产生所述I信号及所述Q信号。24根据权利要求22所述的集成电路,其中所述装置包含次谐振注入锁定振荡器SHILO及正交信号产生器电路。25根据权利要求22所述的集成电路,其中所述装置包含输出所述I信号及所述Q信权利要求书CN102474260A3/3页4号的次谐振注入锁定振荡器SHILO。权利要求书CN102474260A1/8页5使用频率倍增的次谐振。

11、注入锁定振荡器的低功率本机振荡器分布技术领域0001所揭示的实施例涉及本机振荡器LO信号跨越从本机振荡器到混频器的距离的传送。背景技术0002在无线电发射器及接收器中,有时在集成电路上的一个位置处使用本机振荡器产生信号。接着将此信号从所述位置且跨越所述集成电路传送一实质距离到达在所述集成电路上的第二位置处的混频器。本机振荡器可位于远离所述混频器的此距离处,以防止来自本机振荡器及相关联电路的噪声干扰混频器的恰当操作。本机振荡器与混频器之间的距离可为相当重要的。0003图1现有技术为射频RF收发器集成电路1例如有时见于蜂窝式电话手持机中的一个实例的简化图。集成电路1被称为收发器,因为其包括发射器电。

12、路2以及接收器电路3。如果要接收天线4上的信号,则将信号5从天线4传递到接收器电路3,在所述接收器电路3处,所述信号5由混频器6降频转换。所述降频转换由两个信号调谐及控制同相差分信号I,及正交差分信号Q。I信号及Q信号是由位于远程的本机振荡器7与位于近端的二分频正交信号产生器8的组合产生。在所说明的实例中,位于远程的本机振荡器7输出一差分输出信号。此差分信号跨越一对导体9及10而传送到二分频正交信号产生器8。二分频正交信号产生器8将信号分频为二分之一,且将两个差分信号I信号及Q信号输出到混频器6。作为来自混频器6的输出的经降频转换信号11由模/数转换器ADC12数字化,且所得数字信息继续传递以。

13、进行进一步接收处理。0004如果要发射数字信息,则将所述数字信息由数/模转换器DAC13转换成模拟形式。所得模拟信号14由发射器电路2中的混频器15升频转换。一对差分信号I及Q控制混频器15升频转换模拟信号的方式。如同在接收器电路的状况下,由混频器15使用的I信号及Q信号由位于远程的本机振荡器16以及靠近混频器15的二分频正交信号产生器17产生。位于远程的本机振荡器16将一差分信号经由一对导体18及19供应到二分频正交信号产生器17。二分频正交信号产生器17将差分信号I及Q输出到混频器15。作为混频器15的输出的所得经升频转换信号20被放大,且输出到天线4上以供发射。0005图2现有技术更详细。

14、地说明这些本机振荡器及二分频正交信号产生器电路中的一者。在所说明的实例中,本机振荡器7包括锁相回路PLL。所述PLL又包括压控振荡器VCO21。VCO21输出差分输出信号VO,所述差分输出信号VO由缓冲器22缓冲,且经由所述对导体9及10而传送跨越距离D。可通过电流转移或电压转移来传送信号VO。差分输出信号VO包括导体中的一者9上的VOP信号及导体中的另一者10上的反相VON信号。差分VO信号在此项技术中有时被称为本机振荡器LO信号,且有时被称为其它名称,例如VCO输出信号。然而,所述信号在此处被称为VO信号“VCO输出”信号,因为所述信号是从VCO21输出,且因为实际上驱动混频器6的正交信号。

15、I及Q具有不同频率。说明书CN102474260A2/8页60006二分频正交信号产生器8从导体9及10接收差分信号VO,且从其产生彼此具有正交相位关系的两个差分信号。所述两个差分信号的频率因为二分频正交信号产生器8的二分频功能性而为VO信号的频率的一半。所述两个差分信号由缓冲器23及24缓冲以产生驱动混频器6的I及Q差分信号。在所说明的实例中,因为在混频器6处需要50亿赫兹的I及Q信号,所以如从本机振荡器7所传送的VO信号为100亿赫兹的信号。需要对图1及图2的信号产生及分布电路进行改进。发明内容0007在本机振荡器信号分布系统及方法中,本机振荡器将相对低频率的信号跨越集成电路而传送到混频器。

16、的位置。在一个实例中,所述低频率信号经由导体而传送至少一毫米的距离。在所述混频器附近,频率倍增的次谐振注入锁定振荡器SHILO接收所述低频率信号,且从其产生较高频率信号。如果所述SHILO输出同相I及正交Q信号,则由所述SHILO输出的I信号及Q信号用以驱动所述混频器。如果所述SHILO不产生正交信号,则正交产生电路接收所述SHILO输出信号,且从其产生接着用以驱动所述混频器的I及Q信号。在一个有利方面中,跨越所述集成电路从本机振荡器传送到SHILO的所述相对低频率信号的频率低于局部地驱动所述混频器的I信号及Q信号的频率。与常规本机振荡器信号分布系统相比,减小在所述本机振荡器与所述混频器之间的。

17、距离内传送的所述信号的频率会减少总功率消耗,且减少辐射能量。在第一实例中,所述SHILO包括基于注入锁定LC的VCO。在第二实例中,所述SHILO包括注入锁定环式振荡器。在第三实例中,所述SHILO包括注入锁定正交VCOQVCO。0008前文为概述且因此必然含有细节的简化、一般化及省略;因此,所属领域的技术人员应了解,所述概述仅为说明性的且并不希望以任何方式为限制性的。如仅由权利要求书所界定的本文中所描述的装置及/或方法的其它方面、发明性特征及优势将在本文中所阐述的非限制性详细描述中变得显而易见。附图说明0009图1现有技术为说明用于将信号从本机振荡器跨越集成电路而发射到混频器的常规电路的图。。

18、0010图2现有技术为图1的常规电路的更详细图。0011图3为移动通信装置100例如蜂窝式电话的极简化高阶框图。0012图4为图3的RF收发器集成电路102的更详细图。0013图5为图4的本机振荡器111、导体112及混频器块109的更详细图。0014图6为图5的电路中的次谐振注入锁定振荡器SHILO136的第一实例的电路图。0015图7为图5的二分频正交信号产生器137的实例的电路图。0016图8为说明图6的电路的操作的波形图。0017图9为展示图6的电路的相位裕度性能的曲线图。0018图10为图5的电路中的次谐振注入锁定振荡器SHILO136的第二实例的电路图。0019图11为说明图10的。

19、电路的操作的波形图。说明书CN102474260A3/8页70020图12为展示图10的电路的相位裕度性能的曲线图。0021图13为图5的电路中的SHILO136的第三实例的电路图。此第三实例不使用图5的二分频正交信号产生器电路137。与图6及图10的实例中的导体112上的225GHZ信号相比,此第三实例包括导体112上的125GHZVOP信号。0022图14为说明图13的电路的操作的波形图。0023图15为展示图13的电路的相位裕度性能的曲线图。0024图16为阐述图1及图2的现有技术、图6的第一实例或图10的第二实例及图13的第三实例的比较的图表。0025图17为根据一个新颖方面的方法的流。

20、程图。具体实施方式0026图3为移动通信装置100例如蜂窝式电话的极简化高阶框图。装置100包括用于接收及发射蜂窝式电话通信的天线101、RF收发器集成电路102及数字基带集成电路103以及其它未说明零件。0027图4为图3的RF收发器集成电路102的更详细图。在蜂窝式电话的操作的一个极简化解释中,如果蜂窝式电话正用来接收作为蜂窝式电话交谈的部分的音频信息,则在天线101上接收传入发射104。信号经过双工器105及匹配网络106,且由接收链108的低噪声放大器LNA107放大。在由混频器块109中的混频器降频转换之后,且在由基带滤波器110滤波之后,信息被传送到数字基带集成电路103以进行模/。

21、数转换且在数字域中进行进一步处理。通过改变由本机振荡器111产生的本机振荡器信号的频率来控制接收链进行降频转换的方式。此本机振荡器信号LO1图4中未展示实际上包括两个差分信号I及Q。差分信号I为同相差分信号,而差分信号Q为正交信号。如下文进一步解释,这些信号I及Q中的每一者为跨越一组两个导体而传送的差分信号。在图4中所说明的特定实例中,包括这些I及Q信号的本机振荡器信号LO1实际上是在混频器块109内从导体112上的VCO输出信号VOP中产生。数字基带集成电路103控制VOP信号的频率,且借此还通过将控制信息CONTROL经由串行总线接口114、串行总线115、串行总线接口116及导体117发。

22、送到本机振荡器111来控制供应到混频器块109中的混频器的I及Q信号。0028另一方面,如果蜂窝式电话100正用来发射作为蜂窝式电话交谈的部分的音频信息,则在数字基带集成电路103中将待发射的音频信息转换成模拟形式。模拟信息被供应到RF收发器集成电路102的发射链119的基带滤波器118。在滤波之后,混频器块120中的混频器升频转换所述信号。通过控制供应到混频器块120中的混频器的一对差分I及Q正交信号的频率来调谐并控制升频转换过程。本机振荡器121经由导体123输出VCO输出信号,且此VCO输出信号用以产生供应到混频器的I及Q信号。信号I及Q在此处被称为第二本机振荡器信号LO2。数字基带集成。

23、电路103控制导体123上的VO信号的频率,且借此还通过将控制信息CONTROL经由串行总线接口114、串行总线115、串行总线接口116及导体125发送到本机振荡器121来控制LO2的I信号及Q信号。由混频器块120输出的所得经升频转换信号由驱动器放大器126及外部功率放大器127放大。经放大的信号作为传出发射128被供应到天线101以供发射。在此实施例中,在数字基带集成电路103内执行来自存储器131的处理器可执行指令130的集合的处理器129确定控制信息CONTROL,且使说明书CN102474260A4/8页8此控制信息待传送到本机振荡器111及121。0029图5为更详细地展示图4的。

24、本机振荡器111、导体112及混频器块109的图。本机振荡器111经由导体129接收参考时钟信号REFCLK,且在导体112上从其产生信号VOP,其中信号VOP的频率由导体117上的多位数字控制信息CONTROL来确定。本机振荡器111包括锁相回路PLL130、四分频分频器DIV4131及缓冲器132以及其它未说明电路。PLL130的压控振荡器VCO133输出差分VCO输出信号,所述差分VCO输出信号被供应到分频器131。分频器131执行四分频功能,且输出差分输出信号VO。在此实例中,差分信号VO包括导体134上的信号VOP及导体135上的信号VON。导体134上的VOP信号由缓冲器132缓冲。

25、,且作为导体112上的单端周期性VCO输出信号VOP而从本机振荡器111输出。0030在所说明的特定实例中,周期性信号VCO133以10GHZ振荡,且分频器131进行四分频,所以导体112上的周期性信号VOP的频率为25GHZ。此处所提及的10GHZ及25GHZ频率为其相应周期性信号的基础频率。0031导体112上的25GHZ周期性VOP信号跨越集成电路102从本机振荡器111的位置到混频器块109的位置而传送一实质性距离。在本实例中,此距离为约两毫米。在混频器块109的位置处,在频率倍增的次谐振注入锁定振荡器SHILO136上接收信号VOP。通过接收VOP信号,使得SHILO136以导体11。

26、2上的传入VOP信号的频率的整数倍频率振荡。在本实例中,此整数倍为4。SHILO136因此以10GHZ振荡,且输出10GHZ差分输出信号FOSC。二分频正交信号产生电路137接收10GHZ信号FOSC,且从其产生两个差分信号。因为二分频正交信号产生电路137进行二分频,所以在此实例中的这两个差分信号的频率为5GHZ。这些差分信号中的每一者由一对缓冲器138及139中的相应者缓冲。缓冲器138在混频器块109内将5GHZ同相差分信号I经由导体140及141供应到混频器144。缓冲器139将5GHZ正交差分信号Q经由导体142及143供应到混频器144。0032因此,即使从本机振荡器111传送到混。

27、频器块109的信号VOP的频率具有较低频率在此状况下为25GHZ,也通过5GHZI及Q信号驱动混频器144。另一方面,在图2的现有技术中,从本机振荡器7传送到接收器3的差分信号比10GHZ高得多。通过使用本专利文档的教示来减小传送从本机振荡器到混频器的相对大距离的信号的频率,可减少从长导体所辐射的功率量,且减少寄生充电及放电。如下文更详细描述,与图2的电路比较,功率消耗得以减少。尽管图5的目前所描述的特定实例包括通过5GHZ信号驱动混频器,但此仅为一个实例。目前所描述的方法及电路可用以通过任何频率驱动混频器。0033图6为图5的SHILO136的第一实例的电路图。SHILO136包括脉冲产生器。

28、电路145及基于LC的VCO146。基于LC的VCO146包括LC槽147、一对交叉耦合的N沟道晶体管148及149、电流源150、一对交叉耦合的P沟道晶体管151及152,及一对信号注入P沟道晶体管153及154。P沟道晶体管151到154的源极如所说明耦合到供应电压节点161。电流源150将电流从N沟道晶体管148及149的源极传导到接地节点162。基于LC的VCO146的输出节点为节点155及156。10GHZ信号FOSC存在于节点156与156之间。参考数字157识别基于LC的VCO146的第一输出引线。此引线157为输出节点155的扩展。类似地,参考数字158识别基于LC的VCO14。

29、6的第二输出引线。此引线158为节点156的扩展。基于LC的VCO146的输入节点分别包括P沟道信号注入晶体管153及154的栅极。LC槽147包括并联连接的电感器159及电容器160。槽电路147的电感及电容固定,使得VCO说明书CN102474260A5/8页9146的锁定范围包括10GHZ,但不包括25GHZ的任何其它整数倍。0034脉冲产生器电路145包括脉冲产生逻辑门163及164,脉冲产生逻辑门163及164经由输入引线165而从导体112见图5接收VOP信号且产生脉冲输出信号PO,且将所述脉冲输出信号PO供应到基于LC的VCO146的P沟道信号注入晶体管153的栅极上。延迟逻辑元。

30、件166产生PO信号的经延迟版本POD,且将所述延迟脉冲输出信号POD供应到基于LC的VCO146的P沟道信号注入晶体管154的栅极。尽管导体112上的VOP信号可能并不具有10GHZ频率分量,或可能不具有具适当振幅的10GHZ频率分量,但脉冲产生器电路145输出具有实质10GHZ频率分量的脉冲流PO及POD。因为基于LC的VCO经调谐而具有包括10GHZ的锁定范围,所以基于LC的VCO锁定在经注入的10GHZ频率分量上且以10GHZ振荡,因此将输入引线165上的传入25GHZ信号频率倍增四倍。0035图7为图5的二分频正交信号产生器137的合适实施的一个实例的电路图。二分频正交产生器137包。

31、括如所说明而互连的两个差分锁存器167及168。经由输入引线169及170在图7的二分频正交产生器137上接收如由图6的SHILO136所输出的信号FOSC。在此实例中,输出节点155、输出引线157及输入引线169皆形成一个节点。类似地,输出节点156、输出引线158及输入引线170皆形成一个节点。供应到图6中的缓冲器138的I差分信号输出到图7中所说明的输出引线171及172上。类似地,供应到图6中的缓冲器139的Q差分信号输出到图7中所说明的输出引线172及173上。0036图8为说明图6的脉冲产生器145的操作的波形图。在导体112上的传入VOP信号的每一上升边缘上,脉冲产生器145产。

32、生一低脉冲。这些低脉冲的脉冲宽度为约50皮秒,且由通过图6中的反相器163的传播延迟确定。低脉冲流在图8中被识别为波形PO。另外,响应于传入VOP信号的每一上升边缘,脉冲产生器145产生低脉冲的延迟版本。这些延迟低脉冲的脉冲宽度为约50皮秒,且也是由通过图6中的反相器163的传播延迟确定。这些延迟低脉冲流在图8中被识别为波形POD。PO低脉冲及延迟POD低脉冲的脉动使图6的基于LC的VCO146如上文所描述而以10GHZ振荡。在图8中,标记为FOSC的波形说明存在于基于LC的振荡器146的输出节点155与156之间的振荡输出信号。0037图9为展示由图6的电路输出的10GHZFOSC信号的相位。

33、噪声如何满足IEEE80211B相位噪声要求200的曲线图。在水平维度中指示从由基于LC的VCO146输出的振荡信号的10GHZ基础频率的频率偏移。线201表示此信号的相位噪声,而线202表示在图6的基于LC的VCO自由运行即,未注入锁定到信号VOP时基于LC的VCO的输出的相位噪声。垂直虚线203指示SHILO136的锁定范围。SHILO136可锁定到10GHZ加上或减去60MHZ的范围内的信号上。0038图10为图5的SHILO136的第二实例的电路图。在此第二实例中,SHILO为基于环式振荡器的次谐振注入锁定振荡器,且包括脉冲产生器300、环式振荡器301、多个信号注入晶体管302到30。

34、5,及可选缓冲器306。如同在图6的第一实例的状况下,参考数字157及158识别SHILO136的一对输出引线,且参考数字165识别SHILO136的输入引线。0039图11为说明图10的基于环式振荡器的次谐振注入锁定振荡器136的操作的波形图。响应于传入的VOP信号的上升边缘,脉冲产生器300产生一组高脉冲,所述组高脉冲如在图11中所指示而在时间上展开。这些高脉冲中的每一者的脉冲宽度为约50皮秒。产生4个脉冲流PO1、PO2、PO3及PO4,且这些脉冲流中的每一者被引导到4个注入下拉N沟道晶说明书CN102474260A6/8页10体管302到305中的对应相应晶体管的栅极上。这些晶体管30。

35、2到305在合适时间在对应内部节点307到310上下拉,使得传入的25GHZVOP输入信号的第四谐振注入到环式振荡器301中。因此使得环式振荡器301以10GHZ振荡,且输出10GHZ信号FOSC。图11中的三角符号311及312表示差分缓冲器。0040图12为展示由环式振荡器电路图10的电路输出的10GHZFOSC信号的相位噪声如何满足IEEE80211A相位噪声要求400的曲线图。在水平维度中指示从环式振荡器输出信号的10GHZ基础频率的频率偏移。线401表示环式振荡器输出的相位噪声,而线402表示在环式振荡器自由运行即,未注入锁定到信号VOP时环式振荡器的相位噪声。垂直虚线403指示SH。

36、ILO136的锁定范围。SHILO136可锁定到10GHZ加上或减去600MHZ的范围内的信号上。图10的环式振荡器实例的锁定范围因此大于图6的基于LC的VCO实例的锁定范围。0041图13为图5的SHILO136的第三实例的电路图。在此实例中,SHILO为基于正交VCO的次谐振注入锁定振荡器,且包括脉冲产生器500、在此处被称为正交VCOQVCO的振荡器501,及多个信号注入晶体管502到505。符号506及507表示VCO。VCO506及507如图所示耦合在一起,使得其频率倍增四倍,且还产生一对差分信号I及Q。信号I及Q相对于彼此具有正交相位关系。因为QVCO501产生I及Q信号,所以不需。

37、要额外正交信号产生器二分频电路,或不将其提供于QVCO的输出上。因此,对于待供应到图5的混频器144的相同的5GHZI及Q信号,与在图6及图10的实例中振荡器146及301以10GHZ振荡的振荡器相比,图13的QVCO仅需要以5GHZ振荡。因为QVCO501的频率倍增四倍,所以与图6及图10的实例中的25GHZ的VOP频率相比,输入引线165上的传入VOP信号的频率仅为125GHZ。0042图14为说明图13的基于QVCO的次谐振注入锁定振荡器的操作的波形图。响应于传入的VOP信号的上升边缘,脉冲产生器500产生一组高脉冲,所述组高脉冲如在图14中所指示在时间上展开。这些高脉冲中的每一者的脉冲。

38、宽度为约100皮秒。因此产生4个脉冲流PO1、PO2、PO3及PO4,且这些脉冲流中的每一者被引导到4个注入下拉N沟道晶体管502到505中的对应相应晶体管的栅极上。这些晶体管502到505在合适时间在振荡器的内部节点上下拉,使得125GHZVOP输入信号的第四谐振注入到QVCO501中。因此使得QVCO501以5GHZ振荡,且输出两个5GHZ差分FOSC信号。0043图15为展示由图13的QVCO501输出的5GHZI及QFOSC信号的相位噪声如何满足IEEE80211B相位噪声要求600的曲线图。在水平维度中指示从环式振荡器输出的10GHZ基础频率的频率偏移。线601表示QVCO输出的相位。

39、噪声,而线602表示在QCO自由运行即,未注入锁定到信号VOP时QVCO输出的相位噪声。垂直虚线603指示SHILO136的锁定范围。SHILO136可锁定到在大约低于10GHZ60MHZ到大约超过10GHZ60MHZ的范围内的信号上。0044图16为比较图1及图2的现有技术电路、图6的第一实例电路、图10的第二实例电路及图13的第三实例电路的各种性能参数的表格。在每一状况下,假定本机振荡器在同一集成电路上位于远离混频器约两毫米处。电流消耗量的行从上部行到底部行依次为1在实例中的SHILO中的振荡器的电流消耗,2随后二分频正交产生电路的电流消耗如果有的话,3SHILO内的脉冲产生器的电流消耗如。

40、果有的话,4归因于将高频率信号驱说明书CN102474260A107/8页11动于长导体112上且沿长导体112驱动到混频器的电流消耗,及5总功率消耗。注意,图6、图10及图13的实例消耗的总电流实质上小于图1及图2的现有技术电路消耗的总电流。在图6、图10及图13的三个实例中,图13的QVCO实例具有最低总功率消耗,但具有最高相位噪声。与图6的基于LC的VCO相比,图10的环式振荡器实例在一较小IC面积上实现,具有较宽锁定频率范围,但具有较不良相位噪声性能。0045图17为根据一个新颖方面的方法700的流程图。在第一步骤步骤701中,将第一信号跨越集成电路从本机振荡器到频率倍增的次谐振注入锁。

41、定振荡器SHILO传送一毫米以上的距离。所述第一信号为具有第一频率的周期性信号。在所述方法的一个实例中,所述第一信号为图5中的导体112上的信号VOP。0046在第二步骤步骤702中,将第一信号接收于频率倍增的SHILO上。由SHILO使用第一信号产生具有第二频率的第二信号。所述第二信号为第一频率的整数倍。SHILO位于相对靠近混频器处,而本机振荡器位于距混频器的远程位置。在所述方法的一个实例中,所述第二信号为图5中的信号FOSC。0047在第三步骤步骤703中,将第二信号接收于正交信号产生器电路上。正交信号产生器电路产生具有第三频率的同相I信号及具有第三频率的正交Q信号。I信号与Q信号在相位。

42、上相差90度。所述第三频率大于所述第一频率。在所述方法的一个实例中,I信号及Q信号为图5中展示为供应到混频器144的I及Q差分信号。I信号及Q信号的第三频率为5GHZ,而导体112上的VOP信号的第一频率为25GHZ。0048在第四步骤步骤704中,将I信号及Q信号供应到混频器。在所述方法的一个实例中,供应到混频器的I信号及Q信号为图5中所说明的被供应到混频器144的I及Q差分信号。0049在一个或一个以上示范性实施例中,可以硬件、软件、固件或其任何组合来实施所描述的功能。如果以软件加以实施,则所述功能可作为一个或一个以上指令或代码而存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体进行传输。计算机可。

43、读媒体包括计算机存储媒体及通信媒体两者,通信媒体包括促进计算机程序从一处转移到另一处的任何媒体。存储媒体可为可由通用或专用计算机存取的任何可用媒体。作为实例而非限制,此计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CDROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置,或可用以载运或存储呈指令或数据结构形式的所要代码装置且可由通用或专用计算机或通用或专用处理器存取的任何其它媒体。又,可将任何连接恰当地称作计算机可读媒体。举例来说,如果使用同轴电缆、光纤缆线、双绞线、数字订户线DSL或无线技术例如红外线、无线电及微波而从网站、服务器或其它远程源传输软件,则同轴电缆、光纤缆线、双绞线、D。

44、SL或无线技术例如红外线、无线电及微波包括于媒体的定义中。如本文中所使用,磁盘及光盘包括压缩光盘CD、激光光盘、光学光盘、数字通用光盘DVD、软性磁盘及蓝光光盘,其中磁盘通常以磁性方式再生数据,而光盘通过激光以光学方式再生数据。上述各物的组合也应包括在计算机可读媒体的范围内。在一个说明性实例中,图3的处理器129执行处理器可执行指令130的集合,借此使集成电路103控制频率倍增的SHILO电路混频器块109及120的操作参数。0050尽管上文出于指导的目的而描述某些特定实施例,但此专利文档的教示具有一般可应用性且并不限于上文所描述的特定实施例。尽管单端信号VO被描述为从本机振荡器说明书CN10。

45、2474260A118/8页12111经由导体112而传送到混频器块109,但所传送的信号可为经由两个导体所传送的差分信号。VO信号可由一个或一个以上缓冲器在其从本机振荡器到SHILO的路径上缓冲。VO信号不需要由模拟VCO产生,而可由本机振荡器中的另一电路产生。在一些实例中,数字控制振荡器DCO输出一信号,且本机振荡器中的分频器对此信号分频,且所得信号为传送一毫米以上的距离而传送到位于远程的SHILO的VO信号。因此,可在不脱离所阐述的权利要求书的范围的情况下实践对所描述的特定实施例的各种特征的各种修改、改动及组合。说明书CN102474260A121/12页13图1图2说明书附图CN102。

46、474260A132/12页14图3图4说明书附图CN102474260A143/12页15图5说明书附图CN102474260A154/12页16图6说明书附图CN102474260A165/12页17图7说明书附图CN102474260A176/12页18图8图9说明书附图CN102474260A187/12页19图10说明书附图CN102474260A198/12页20图11图12说明书附图CN102474260A209/12页21图13说明书附图CN102474260A2110/12页22图14图15说明书附图CN102474260A2211/12页23图16说明书附图CN102474260A2312/12页24图17说明书附图CN102474260A24。

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