(57)【要約】  図５に示すような、位相ロックループと可変周波数分割器（５６０）とを備えた、周波数を発振する装置が示されている。可変周波数分割器（５６０）は、第１の周波数の信号をある分割比で分割して第２の周波数(Ｆｏｕｔ）の信号を発生し、この周波数分割は、位相／周波数検出器（５１０）へ入力される参照周波数クロック入力（Ｆｒｅｆ）とフィードバック周波数の信号入力との比較に基づいて行われる。チャージポンプ（５２０）およびループフィルタ（５３０）が、第２の周波数の信号（３５５）を分割して正しいフィードバック周波数の実現を可能にする分割器（５５０）とともに示されている。ＶＣＯ（５４０）には、選択されるキャパシタを備える共振回路と、動作周波数を設定する制御電圧と、適当な利得のための能動回路(３２０)とが内在する。
2008514163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の周波数信号を発生する位相ロックループ回路と、
前記第１の周波数信号を分割比によって分割して、予め定めた周波数帯域内に存在する第２の周波数信号を発生する可変周波数分割器であって、前記分割比は、前記位相ロックループ回路に入力される参照周波数信号とフィードバック周波数信号との比較に基づいて変えられる可変周波数分割器と
を備えることを特徴とする周波数を発振する装置。
【請求項２】
前記位相ロックループ回路は、
前記参照周波数信号と前記フィードバック周波数信号との位相差または周波数差を検出する検出器と、
前記位相差または周波数差に基づいて、前記第１の周波数信号の発生を制御するための電圧を発生する信号発生器と、
前記第２の周波数信号を分割して前記フィードバック周波数信号を形成する分割器と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記可変周波数分割器は、
前記参照周波数信号と前記フィードバック周波数信号との周波数差を検出する周波数検出器と、
前記周波数検出器によって検出された周波数差に基づいて、前記可変周波数分割器における前記分割比を設定する制御器と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記可変周波数分割器は、
前記フィードバック周波数信号の動作範囲内の最小周波数と前記参照周波数との周波数差を検出する周波数検出器と、
前記周波数検出器によって検出された周波数差に基づいて、前記可変周波数分割器における前記分割比を設定する制御器と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記可変周波数分割器は、
前記フィードバック周波数信号の動作範囲内の最大周波数と前記参照周波数との周波数差を検出する周波数検出器と、
前記周波数検出器によって検出された周波数差に基づいて、前記可変周波数分割器における前記分割比を設定する制御器と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記位相ロックループ回路は、
共振回路と、
前記共振回路から出力される信号を発振して、前記第１の周波数信号を形成する能動回路と
を有する周波数発振回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記共振回路は、
前記共振回路から出力される前記信号の共振周波数を変えるための回路であって、印加電圧に従って変わるキャパシタンス値を有する回路
を備えることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記位相ロックループ回路は、
共振周波数を発生する複数のＬＣタンク回路と、
前記複数のＬＣタンクから１つを選択して前記第１の周波数信号を発生するスイッチング回路と
を有する周波数発振回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
位相ロックループ回路から第１の周波数信号を発生するステップと、
前記第１の周波数信号を分割比によって分割して予め定めた周波数帯域内に存在する第２の周波数信号を発生するステップであって、前記分割比は、前記位相ロックループ回路に入力される参照周波数信号とフィードバック周波数信号との比較に基づいて変えられるステップと
を含むことを特徴とする周波数を発振する方法。
【請求項１０】
前記第１の周波数信号を発生するステップは、
前記参照周波数信号と前記フィードバック周波数信号との間の位相差または周波数差を検出するステップと、
前記位相または周波数差に基づいて、前記第１の周波数信号の発生を制御する電圧を発生するステップと、
前記第２の周波数信号を分割して前記フィードバック周波数信号を形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の周波数信号を分割するステップは、
前記参照周波数信号と前記フィードバック周波数信号との周波数差を検出するステップと、
前記検出された周波数差に基づいて前記分割比を設定するステップと
を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の周波数信号を分割するステップは、
前記フィードバック周波数信号の動作範囲内の最小周波数と前記参照周波数信号との周波数差を検出するステップと、
前記検出された周波数差に基づいて前記分割比を設定するステップと
を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の周波数信号を分割するステップは、
前記フィードバック周波数信号の動作範囲内の最大周波数と前記参照周波数信号との周波数差を検出するステップと、
前記検出された周波数差に基づいて前記分割比を設定するステップと
を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の周波数信号は、周波数発振回路を有する位相ロックループによって発生され、前記周波数振回路は、
共振回路と、
前記共振回路から出力される信号を発振して、前記第１の周波数信号を形成する能動回路と
を備えることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記共振回路は、
前記共振回路から出力される信号の共振周波数を変えるための回路であって、印加電圧に従って変わるキャパシタンス値を有する回路
を備えることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の周波数信号は、周波数発振回路を有する位相ロックループによって発生され、前記周波数発振回路は、
共振周波数を発生する複数のＬＣタンク回路と、
前記複数のＬＣタンクから１つを選択して前記第１の周波数信号を発生するスイッチング回路と
を備えることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
交流周波数を発振して予め定めた動作範囲内の第１の周波数信号を発生する周波数発振器と、
第１の分割器の分割比を設定して第２の周波数信号を発生する第１の制御器であって、前記第１の分割器は、前記分割比により前記第１の周波数信号を分割することにより、前記第２の周波数信号を発生して目標周波数に近くなるようにする第１の制御器と、
第２の周波数信号を制御して前記第２の周波数信号が前記目標周波数により近くなるようにする第２の制御器と
を備えることを特徴とする目標周波数を選択的に発振する装置。
【請求項１８】
前記第１の制御器は、前記周波数発振器を備える位相ロックループに入力されるフィードバック信号と参照周波数信号との差に基づいて前記分割比を制御することを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記第２の制御器は、印加される制御電圧に基づいて変化するキャパシタンス値を有する回路を備えることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記第１の制御器は、前記第２の周波数信号の粗同調制御を行い、前記第２の制御器は、微同調制御を行って、前記第２の周波数信号が前記目標周波数に近づくようにすることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数信号を発生することに関し、より詳細には、位相ロックループ（ＰＬＬ）の分割比を制御することにより同調範囲を拡大させるための周波数を発振する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧制御発振器(ＶＣＯ）は、制御電圧に基づいて交流信号の予め定めた周波数を発生する。ＶＣＯは、１つ以上の予め定めたチャネルを通して信号を送受信するために無線受信器に広く用いられていて、それゆえ、一般に携帯電話器、テレビ(ＴＶ）受信器や無線モデムに組み込まれている。
【０００３】
位相ロックループ（ＰＬＬ）回路は、例えば低い参照周波数から比較的高い周波数までの広い帯域の周波数を発生するために、有線／無線通信システムのＶＣＯ内に広く用いられている。
【０００４】
図１は、関連技術による位相ロックループ（ＰＬＬ）回路を示している。図示のように、ＰＬＬ回路１００は、周波数分割器１５０と、位相周波数検出器１１０と、チャージポンプ１２０と、ループフィルタ１３０と、電圧制御発振器１４０とを備える。周波数分割器は、出力周波数Ｆｏｕｔを予め定めた周波数に分割する。位相周波数検出器１１０は、外部ユニットから参照周波数Ｆrefを、分割器１５０から分割された周波数を受け取り、参照周波数と分割された周波数の位相差との周波数差を検出する。チャージポンプ１２０は、位相周波数検出器１１０から位相差および周波数差を受け取って、ループフィルタ（ＬＦ）１３０を充電または放電する。ループフィルタは、ＣＰ１２０からの出力信号から、無線周波数成分を除去する。ＶＣＯ１４０は、ＬＦ１３０の電圧に比例した出力周波数Ｆoutを発生する。
【０００５】
参照周波数Ｆrefは、通常はｐｐｍの精度を有する水晶振動子から供給される。ＶＣＯは、このようなＰＬＬ回路を通して目標周波数帯内の安定な交流信号を発振する。
【０００６】
図２は、関連技術によるＶＣＯを用いた無線受信器のチューナを示している。このチューナは直接変換型であり、予め定めた周波数信号ＲＦinをＩベースバンド信号およびＱベースバンド信号に復調する。すなわち、チューナが、前置増幅器２１０および利得制御器２２０を通して一定レベルを有するように制御される周波数信号ＲＦinを受信して、受信した周波数信号ＲＦinを、局部発振器２５０の発振信号とミキサ２３０、２４０を通して混合して、Ｉベースバンド信号およびＱベースバンド信号を発生する。局部発振器２５０は、同一周波数で９０°位相差を有する発振信号を発生し、その発振信号がミキサ２３０と２４０に印加される。
【０００７】
局部発振器（ＬＯ）２５０は、ＶＣＯと周波数分配器（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ）とを備える。ＶＣＯは、選択されたチャネルの搬送波と同一の周波数を有する信号を発生する。周波数分配器は、ＶＣＯの出力信号を、９０°位相差を有する２つの信号ｆ01およびｆ02として分配する。ミキサ２３０、２４０は、入力周波数とＬＯ信号とを混合してＩ信号およびＱ信号を発生する。
【０００８】
低域フィルタ２６０および２７０は、それぞれミキサ２３０および２４０の出力信号から、帯域外ブロッキング（ｂｌｏｃｋｉｎｇ）信号および帯域内ブロッキング信号を除去する。従って、局部発振器２５０が選択されたチャネルの搬送波に等しい周波数を有する発振信号を発生するとき、その発振信号を、対応する搬送波の周波数信号とミキサ２３０および２４０で混合することによってＩベースバンド信号およびＱベースバンド信号が抽出される。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５７３９７３０号明細書
【特許文献２】韓国特許出願公開第２００４―４８４３９号明細書
【非特許文献１】Shinichiro Azma et. al., “International solid state circuitconference 2004,” pp. 278-279
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、ＶＣＯは、チューナの受信帯域のための周波数を発振する。すなわち、ＶＣＯの発振範囲は、対応する無線システムの受信帯域に一致していなければならない。
【００１１】
例えば、衛星放送システムは、約９５０ＭＨｚから約２．１５ＧＨｚの放送帯域を用いている。従って、衛星放送受信器のチューナは約９５０ＭＨｚから約２．１５ＧＨｚの発振周波数帯域を有しなければ（例えば、周波数信号を発生しなければ）ならない。
【００１２】
最大値と最小値との比で表した以下の式１に基づいてＶＣＯの発振範囲を表現する場合、ＶＣＯは１２５％の発振範囲を有しなければならない。
【００１３】
【数１】
2008514163.tif 000003
【００１４】
しかしながら、共振器を有する従来のＶＣＯは、一般に発振範囲が約３０％であり、ＶＣＯの発振範囲がより広くなると位相雑音特性が劇的に劣化する可能性がある。
【００１５】
従来のＶＣＯのそのような課題を克服するために、位相雑音特性を劣化させること無しにＶＣＯの発振範囲を拡大するための多くの研究が進行中である。それらの研究の中で、バラクタ・ダイオードを複数用いて広い帯域の周波数信号を発振するＶＣＯが特許文献１に紹介されている。
【００１６】
図３は、特許文献１に紹介されているＶＣＯを説明するためのブロック図である。図３に示すように、ＶＣＯ３００は、信号を共振させるための共振回路３１０と、周波数信号を発振させ、発生した周波数信号を共振回路３１０から出力するための能動回路３２０とを備える。
【００１７】
共振回路３１０は、インダクタンス素子とキャパシタンス素子とを備え、ＶＣＯ３００の同調範囲は共振回路によって決められる。すなわち、ＶＣＯの発振周波数ｆは、共振回路のインダクタンスＬおよびキャパシタンスＣに基づいて式２に従って計算することができる。
【００１８】
【数２】
2008514163.tif 000004
【００１９】
図示のように、共振回路３１０は、構造的には、複数のバラクタ・ダイオードを備え、ＶＣＯ３００の発振範囲は、目標周波数帯域に応じてキャパシタンスＣを変化させることによって拡大される。
【００２０】
図３に描かれたＶＣＯにはいくつかの欠陥がある。第１に、バラクタ・ダイオードは周波数同調に対して品質係数（Ｑ値)が低いため位相雑音特性が極端に劣化する。
【００２１】
第２に、この回路では周波数発振が時々中断する可能性がある。より具体的には、共振回路３１０のＱ値は、キャパシタンスＣとインダクタンスＬに逆比例する。固定したインダクタンスＬを用いて出力周波数を下げるには、キャパシタンスＣを増加させねばならない。このことは電圧振幅（ｖｏｌｔａｇｅ  ｓｗｉｎｇ）を次第に低減させることになり、その結果周波数発振は中断してしまう。
【００２２】
このＶＣＯの欠陥を克服することを目的として、同調範囲を広げるために様々な周波数帯域を有する複数のＶＣＯを用いる方法が非特許文献１に提案されている。この方法を実装するには、様々な周波数帯域を有する複数のＶＣＯを備えるために、ダイの面積を広く用いなければならない。また、複数のＶＣＯを用いるために製造コストも増大する。これらの欠陥は、無線受信器の小型化や、多くの製造者の低コスト・ポリシーを満足させることに対する障害となる。
【００２３】
単一のＶＣＯから発振された周波数信号を用いて、様々な周波数分割器に通して周波数同調範囲を広げる技術が、特許文献２に紹介されている。図４は、特許文献２で紹介されている周波数発振デバイスを示している。
【００２４】
図４に示すように、周波数発振デバイス４００は、予め定めた周波数変化範囲を有するＶＣＯ４１０と、ＶＣＯの出力信号Ｆinを分配させることによって周波数範囲を拡大するための拡大回路４２０を備えている。
【００２５】
拡大回路４２０は目的周波数に応じて周波数分配器を選択し制御するための制御論理回路４５０を備える。周波数分配器は、１／２分割器４３０、１／４分割器４４０、および複数のスイッチを備える。
【００２６】
制御論理ユニット（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｌｏｇｉｃ  ｕｎｉｔ）４５０は、目標の同調周波数に応じて、複数のスイッチを制御することにより１／２分割器および１／４分割器のうちの１つを選び、単一のＶＣＯ４１０から発振され出力された周波数信号の予め定めた範囲を様々な周波数帯域へ拡大する。
【００２７】
この技術によって、位相雑音と電流消費量が低減されるとともに、同調範囲がＶＣＯのスイッチング素子により広く拡大される。しかしながら、様々な分割器を通ってフィードバックされた信号とＶＣＯ４１０からの発振信号との混合中に低調波（ｓｕｂｈａｒｍｏｎｉｃ）信号が発生する。低調波信号の結果、特性が劣化する。特に、目標信号要素を得るために低調波信号を除去するのは大変複雑であるため、これは非常に望ましくない。それゆえ、特許文献２で紹介された技術を製品化するためには多くの困難が予想される。
【００２８】
したがって、同調範囲の拡大を実現でき、同時に低位相雑音を維持することができる周波数発振デバイスに対する要望が存在する。
【００２９】
本発明の１つの目的は、ＰＬＬ回路に可変周波数分割器を備え、その可変周波数分割器を目標周波数帯域に従って制御することによって、低位相雑音を保ちながら広帯域周波数を発振する装置および方法を提供することにある。
【００３０】
本発明の別の目的は、発振周波数整合表を必要とすることなく、参照周波数とフィードバック信号とを比較した結果に従って、目標周波数に対する可変周波数分割比を自動的に追跡して制御することによって、広帯域周波数を発振する装置および方法を提供することにある。
【００３１】
本発明の別の目的は、特性を劣化させる低調波信号の発生を防ぐ、広帯域周波数を発振する装置および方法を提供することにある。
【００３２】
本発明の別の目的は、Ｉ（同相）信号とＱ（直交）信号を適切に発生する、広帯域周波数で発振する装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
ある実施形態によれば、本発明は、広帯域周波数を発振する装置であって、予め定めた周波数を発振する周波数発振ユニットと、前記周波数発振ユニットから発振された周波数をフィードバックすることにより発振された周波数と参照周波数とを比較し、前記周波数発振ユニットの発振周波数を固定する位相ロックループと、前記発振周波数によって必要とされる周波数帯域へ近づくために分割比を変化させて前記発振周波数を分割する可変分割ユニットとを備える装置を提供する。
【００３４】
別の実施形態によれば、本発明は、広周波数帯域内の目標周波数を選択的に発振する装置であって、位相ロックループによる安定な動作範囲の交流の周波数を発振する周波数発振ユニットと、発振された、前記目標周波数に近づけられる周波数に基づいて可変分割比を制御する第１の制御ユニットと、前記第１の制御ユニットによって制御された、前記目標周波数に整合される周波数を精密に制御する第２の制御ユニットとを備える装置を提供する。
【００３５】
別の実施形態によれば、本発明は、可変分割器を用いて位相ロックループの発振周波数を制御する広帯域周波数発振装置であって、前記可変分割器の分割比を初期化する初期化ユニットと、前記位相ロックループのフィードバック周波数を検出する検出ユニットと、前記位相ロックループの参照周波数と検出されたフィードバック周波数とを比較することによって周波数差を検出する比較ユニットと、検出された周波数差に従って前記分割比を増加、減少又は固定する分割比制御ユニットとを備える広帯域周波数発振装置を提供する。
【００３６】
別の実施形態によれば、本発明は、広帯域周波数を発振する方法であって、予め定めた周波数を発振するステップと、発振された周波数をフィードバックして発振された周波数と参照周波数とを比較し、予め定めた周波数の発振において発振される発振周波数を固定するステップと、前記発振周波数によって必要とされる周波数帯域へ近づくために分割比を変化させるステップとを含む方法を提供する。
【００３７】
別の実施形態によれば、本発明は、広周波数帯域内の目標周波数を選択的に発振する方法であって、位相ロックループによる安定な動作範囲の交流周波数を発振するステップと、発振された、前記目標周波数に近づけられる周波数に基づいて可変分割比を制御するステップと、可変分割比の制御において制御された、前記目標周波数に整合される周波数を精密に制御するステップとを含む方法を提供する。
【００３８】
別の実施形態によれば、本発明は、広帯域周波数を発振するために、可変分割器を用いて位相ロックループの発振周波数を制御する方法であって、前記可変分割器の分割比を初期化するステップと、前記位相ロックループのフィードバック周波数を検出するステップと、前記位相ロックループの参照周波数と検出されたフィードバック周波数とを比較することによって周波数差を検出するステップと、検出された周波数差に従って前記分割比を増加、減少又は固定するステップとを含む方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図５は、本発明の一実施形態による、広帯域周波数を発振する装置を例示するブロック図である。装置５００は、周波数分割器５５０、位相周波数検出器５１０、チャージポンプ５２０、ループフィルタ５３０、ＶＣＯ５４０、および可変周波数分割器５６０を備える。
【００４０】
周波数分割器５５０は、フィードバック出力信号Ｆoutを受けて、フィードバック出力信号Ｆoutを分割して予め定めた周波数にする。位相周波数検出器（ＰＦＤ）５１０は、外部デバイスから供給される参照信号Ｆrefおよび周波数分割器５５０から出力される周波数を受信し、参照信号Ｆrefと受信した周波数との位相差および周波数差を検出する。チャージポンプ（ＣＰ）５２０は、ＰＦＤ５１０から出力される位相差および周波数差を受信してループフィルタ（ＬＦ）５３０を充放電する。ＬＦ５３０は、ＣＰ５２０から出力される信号から無線周波数成分を除去する。電圧制御発振器（ＶＣＯ）５４０は、ＬＦ５３０の電圧に比例した周波数を発生する。そして、可変周波数分割器５６０は、ＶＣＯ５４０から出力される無線周波数交流信号を可変分割比Ｍによって分割して、出力周波数Ｆoutを出力する。
【００４１】
装置はまた、周波数検出器（ＦＤ）５７０と制御器５８０を備える。周波数検出器は、周波数分割器５５０によって分割されたフィードバック周波数と参照周波数Ｆrefとを比較して周波数差を抽出する。制御器は、ＦＤからの抽出された周波数差に基づいて可変周波数分割器５６０の可変分割比Ｍを制御する。
【００４２】
ＰＦＤ５１０は、上述のようにフィードバック出力信号と参照信号との間の周波数差および位相差を検出する。ＰＦＤを用いる代わりに、位相検出器を従来の位相ロックループ（ＰＬＬ）回路要素のように用いてもよい。ＰＦＤは、２つの信号間の位相差および周波数差に対応したパルス信号を発生する。
【００４３】
ＣＰ５２０は、ＰＦＤ５１０から発生したパルス信号に基づいて、ＬＦ５３０中の電荷を充放電することによってＶＣＯ５４０を制御するための電圧信号を発生する。
【００４４】
ＬＦ５３０は、周波数／位相差を検出する間に発生する可能性のある高調波成分を除去するための低域フィルタ作用を行う。このＬＦは、キャパシタンス素子および抵抗性素子で構成されるのが望ましい。
【００４５】
ＶＣＯ５４０は、共振回路から発生する周波数信号を発振して出力するための能動回路を備える。共振回路は、周波数を決定するためのインダクタンス素子およびキャパシタンス素子を有する。ＶＣＯ５４０の発振動作の範囲は、共振回路中のキャパシタンス値Ｃとインダクタンス値Ｌによって定まる。ＶＣＯ５４０の詳細な構造は、以下により詳しく説明する。
【００４６】
周波数分割器５５０および可変周波数分割器５６０は、周波数を計数することによってＶＣＯからの周波数を低減する。周波数分割器５５０および可変周波数分割器５６０は、他の回路も容易に用いることができ、例えばフリップ・フロップとして実現することができる。周波数分割器は、目標発振周波数によって固定された一定の分割比Ｋを有している。可変周波数分割器は、目標発振周波数帯域に接近するために制御器５８０によって制御される可変分割比Ｍを有している。
【００４７】
ＦＤ５７０は、ＰＦＤ５１０と同様に、２つの周波数の周波数差を検出する。より具体的には、ＦＤ５７０は、本実施形態によれば、可変分割比Ｍに基づいて分割された信号と参照周波数Ｆrefとを比較して周波数差を検出する。制御器５８０は、ＦＤ５７０において検出された周波数差に従って可変周波数分割器５６０の可変分割比Ｍを制御する。
【００４８】
制御器５８０は例えば、広帯域周波数を発振するための装置５００を有する受信システムを一般的に制御するマイクロプロセッサのモジュールとして実現することができる。
【００４９】
制御された可変分割比Ｍに基づいて分割されたフィードバック周波数が参照周波数Ｆrefより低いとき、制御器５８０は、可変分割比Ｍを低減して、出力周波数を増大させる。また、制御された可変分割比Ｍに基づいて分割されたフィードバック周波数が参照周波数Ｆrefより大きいとき、制御器５８０は、可変分割比Ｍを増大して出力周波数を減少させる。出力周波数が目標発振周波数に近づくと、制御器５８０は、可変分割比Ｍによって行われる制御操作を通して、可変周波数分割器５６０の可変分割比Ｍを固定する。本実施形態によれば、上述のように、目標出力周波数Ｆoutは、ＶＣＯを用いて発振させることができ、そこでは、本実施形態による可変分割比に設定された可変周波数分割器５６０により動作範囲が制限される。
【００５０】
また、特定の発振周波数は、ＶＣＯ５４０内の共振回路内の共振素子のキャパシタンス値を変えることによって有利に制御することができる。
【００５１】
また、図５には示されてはいないが、装置５００は、出力周波数Ｆoutを用いて、出力周波数Ｆoutと同一の周波数を有する、Ｉ信号およびこれと９０°位相差を有するＱ信号を発生するユニットを更に備えてもよい。
【００５２】
図６は、本発明の一実施形態による電圧制御発振器を示す回路図である。このＶＣＯ５４０は、ある周波数に共振するキャパシタンス素子およびインダクタンス素子と、１つ又は複数の印加電圧によって変化するキャパシタンス値を持つ、複数のバラクタ・ダイオードＶＤ１、ＶＤ２とを有する共振回路６１０を備える。
【００５３】
共振周波数は、共振回路のキャパシタンス値Ｃおよびインダクタンス値Ｌに逆比例して決まる。従って、ＶＣＯ５４０の発振周波数は、バラクタ・ダイオードＶＤ１およびＶＤ２の印加電圧を制御することによって変化させることができる。
【００５４】
この実施形態では、共振回路６１０は２つのバラクタ・ダイオードＶＤ１およびＶＤ２を備える。しかしながら、本発明はこのダイオード数に限定されるものではなく、共振回路中にバラクタ・ダイオードを持つことにも限定されるものではない。例えば、共振回路はバラクタ・ダイオードではなく、その代わりとして複数のキャパシタンスとキャパシタンスに接続された複数のスイッチとを備えるものでもよい。そのような共振回路は、キャパシタンス値を様々に組み合わせるためにスイッチを制御することによって様々な共振周波数で発振する。
【００５５】
更に、共振回路６１０は、複数のＬＣタンク回路を備えることによって実現してもよい。そのような複数のＬＣタンクを有する共振回路は、例えば目標周波数によってＬＣタンクの中から１つを選択することによって、１つの共振周波数を発生させることができる。共振回路６１０における共振周波数を制御するために他の様々な技術を用いてもよく、共振回路６１０における共振周波数の制御のためにこれらの技術を適用する方法も様々ある。
【００５６】
図７は、本発明の一実施形態による広帯域周波数を発振する方法に含まれるステップを示す流れ図である。この例示的実施形態において、発振周波数は、約１７４ＭＨｚから２４０ＭＨｚまでの帯域内で制御されており、この帯域は、ＥＳＴＩ  ＥＮ  ３００７４４にて標準化されたディジタル音声放送（ＤＡＢ）において必要とされるものである。当業者は、本発明がこの周波数範囲や、この応用に限定されることを意図したものではないことを理解するだろう。
【００５７】
図７を参照すると、可変周波数分割器５６０の可変分割比Ｍが、操作Ｓ７１０において初期化される。本実施形態を明瞭に示すために、周波数分割器５５０の分割比Ｋは１７．４に固定され、ＶＣＯ５４０は約２２００ＭＨｚから約３２００ＭＨｚの範囲にある無線周波数交流周波数を発振し、参照周波数Ｆrefは１０ＭＨｚであるものとする。
【００５８】
可変分割比Ｍが１２として初期化されると、周波数分割器５５０は約２２００／１２ＭＨｚから約３２００／１２ＭＨｚ(すなわち、１８３．３３ＭＨｚから２６６．６６ＭＨｚ)の周波数を受信し、１７．４で割ったフィードバック周波数は約１０．５４ＭＨｚから約１５．３３ＭＨｚの範囲内にある。
【００５９】
操作Ｓ７２０およびＳ７３０において、ＦＤ５７０は、フィードバックされた、予め定めた周波数範囲にて動作する交流周波数を検出して、検出された交流周波数と参照周波数Ｆrefを比較する。ここで、検出された交流周波数と参照周波数Ｆrefとを比較するために様々な方法を用いることができる。例えば、検出された交流周波数の動作範囲内の最小周波数を参照周波数Ｆrefと比較してもよいし、検出された交流周波数の動作範囲内の最大周波数を参照周波数Ｆrefと比較してもよい。しかしながら、本発明はいかなる比較の方法にも限定しようとするものではない。本発明は、検出された周波数の動作範囲内の周波数の予め定めた１つと参照周波数Ｆrefとを比較する方法なら、どれを用いても適当に動作することができる。
【００６０】
本実施形態において、約１０．５４ＭＨｚから約１５．３３ＭＨｚの範囲内のフィードバック交流周波数は、参照周波数１０ＭＨｚと比較される。上記比較法が本実施例に適用されるときは、検出された交流周波数の動作範囲内の最小周波数である１０．５４ＭＨｚを参照周波数１０ＭＨｚと比較してもよいし、また、検出された交流周波数の動作範囲内の最大周波数である１５．３３ＭＨｚを参照周波数１０ＭＨｚと比較してもよい。更には動作範囲内の最大周波数と最小周波数の平均周波数である１２．９３５ＭＨｚを参照周波数１０ＭＨｚと上記のように比較してもよい。平均周波数は（１０．５４＋１５．３３）／２から計算される。
【００６１】
本発明の好ましい実施形態によると、検出された交流周波数の動作範囲内の最小周波数を参照周波数Ｆrefと比較し、加えて、検出された交流周波数の動作範囲内の最大周波数を参照周波数Ｆrefと比較する。
【００６２】
もし最小周波数が参照周波数Ｆrefよりも大きい場合には、操作Ｓ７４０において、可変分割比Ｍを増大してフィードバック周波数帯域を低下させる。本実施形態では、最小周波数１０．５４ＭＨｚが参照周波数１０ＭＨｚよりも大きいので、可変分割比Ｍを１６に増大する。好ましくは、可変分割比を２度又は４度増減して、同相(Ｉ）信号と、出力周波数Ｆoutから９０°の位相差を持つ直交（Ｑ）信号とを発生させる。
【００６３】
もしフィードバックされた交流周波数の最大周波数が参照周波数Ｆrefよりも小さい場合には、操作Ｓ７５０において、可変分割比Ｍを低減してフィードバック周波数帯域を増大させる。
【００６４】
上記したように、参照周波数Ｆrefがフィードバック交流周波数の動作範囲内に含まれるように可変分割比Ｍを繰り返し制御し、参照周波数Ｆrefがフィードバック交流周波数の動作範囲内に含まれるようになると、操作Ｓ７６０にて可変分割比Ｍは固定される。図示の実施形態では、可変分割比Ｍが１６のとき、フィードバック交流周波数は約７．９ＭＨｚから約１１．４９ＭＨｚの範囲内にあって、参照周波数１０ＭＨｚはフィードバック交流周波数の動作範囲内に含まれる。従って、可変分割比Ｍは１６に固定される。
【００６５】
可変分割比Ｍを固定した後、操作Ｓ７７０にて、ＶＣＯ５４０内の共振回路のキャパシタンス値を制御して目標周波数帯域の発振周波数を発生する。可変分割比Ｍを固定した後のロッキング操作は、ＰＬＬにおける位相のロッキングと同様である。例えば、ＬＣ発振器を用いる場合には、個別のキャパシタに対して予め定めたキャパシタ値が選択され、目標周波数と同様の周波数を発生させる。これは可変分割比Ｍを得る方法と同様である。その後、アナログＰＬＬによって目標周波数にロックされる。現在の発振周波数が目標周波数よりも高い場合には、キャパシタ値を増大するようにキャパシタに接続されているスイッチが動作する。反対に現在の発振周波数が目標周波数に比べて低い場合は、スイッチはキャパシタ値を減少するように動作する。
【００６６】
本発明による広帯域周波数で発振する装置および方法は、予め定めた発振周波数表を必要とすることなく、参照周波数とフィードバックされた周波数を比較した結果に従って可変分割比を動的に制御することによって、発振周波数が目標周波数帯域となるように自動的に追跡して制御することができる。従来の周波数発振装置が製造されるときは、発振周波数表が前もってセットされる。そして従来の周波数発振装置は、発振周波数表を用いて、Ａ周波数帯域の周波数を発振するためにＸ分割器またはｘ分割値を用いてＸ  ＬＣタンクにスイッチし、あるいはＢ周波数帯域の周波数を発振するためにＹ分割器またはｙ分割値を用いてＹ  ＬＣタンクにスイッチし、あるいはＣ周波数帯域の周波数を発振するためにＺ分割器またはｚ分割値を用いてＺ  ＬＣタンクにスイッチする。このような従来の発振周波数表は、本発明においては必要ない。
【００６７】
図７には示していないが、Ｉ／Ｑ復調用に用いられるＩ信号およびＱ信号を発生する動作を含んでもよい。
【００６８】
本実施例による上記の動作は、制御器５８０によって制御してもよいし、広帯域周波数を発振する装置５００が実装される無線受信システムのマイクロプロセッサで制御してもよい。
【００６９】
本発明による広帯域周波数を発振する装置および方法はまた、低位相雑音を維持しながらより広い帯域の周波数を発振することができる。優れた位相雑音特性を維持しながら広帯域周波数を発振するためには、ＶＣＯの同調範囲は狭くなる場合がある。本発明のいくつかの実施形態ではＶＣＯの同調範囲が狭い場合もあるが、可変分割器の値を変化させることによって広帯域周波数を動的に発振させることができる。
【００７０】
また、本発明による広帯域周波数を発振する装置および方法は、単一のＶＣＯを用いるのが好適である。本発明の装置は比較的小さなダイ面積を有し、製造コストが低いので、本発明の装置を備える受信システムのインテグリティ（ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）が増大する。
【００７１】
更に、本発明による広帯域周波数を発振する装置および方法は、第１に可変分割比を制御して目標周波数帯域に近づけ、第２にＶＣＯのキャパシタンス値を制御することによって、正確な周波数を発振し、正確な目標周波数を供給することができる。
【００７２】
更に、本発明による広帯域周波数を発振する装置および方法は、参照周波数とフィードバック周波数とを比較した結果に従って可変分割比を制御することによって、目標周波数を供給するための追跡と制御の機能を自動的に行うことができる。それゆえ、予め定めた発振周波数整合表は必要なくなる。また、本発明による広帯域周波数を発振する装置および方法は、Ｉ信号およびＱ信号を適切に、かつより効率的に発生しうる。
【００７３】
本発明による広帯域周波数を発振する装置および方法はまた、信号の混合時に発生し、特性劣化を引き起こす低調波信号の効果を予防または回避することができる。
【００７４】
本発明は、例示的実施形態を参照して具体的に示して記述してきたが、当業者は、添付の特許請求の範囲に規定されている本発明の精神および範囲を逸脱することなく、形態と詳細について様々な変更を加えることができることを理解するだろう。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】関連技術による位相ロックループ（ＰＬＬ）回路を示すブロック図である。
【図２】関連技術による、ＶＣＯを用いた無線受信機のチューナを示す回路図である。
【図３】従来の電圧制御発振器を表すブロック図である。
【図４】従来の電圧制御発振器を表すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態による、広帯域周波数を発振する装置を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態による、例えば図５の装置に含めることができる電圧制御発振器（ＶＣＯ）を示す回路図である。
【図７】本発明の一実施形態による、広帯域周波数を発振する方法に含めることができるステップを示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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