(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル制御されるコンデンサバンクを有するタンク回路と、前記タンク回路に結合される交差結合された差動トランジスタペアと、少なくとも一つの信号注入ノードと、圧縮された可変位相成分を有する注入同期出力信号を提供するように構成された少なくとも一つの出力ノードとを備える注入ロッキング発振器（ＩＬＯ）と、
周波数ｆｃを有する搬送波信号の可変位相成分を有する変調された信号である入力信号を受信するように構成された前記少なくとも一つの信号注入ノードと、
前記コンデンサバンクに制御信号を印加して前記タンク回路の共振周波数を調整し、高調波周波数fc/2からずれるように構成された前記コンデンサバンクに接続されたＩＬＯコントローラと
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記デジタル制御されるコンデンサバンクは、２つの可変コンデンサ要素を含み、前記少なくとも一つの信号注入ノードは、前記２つの可変コンデンサ要素間に配置された共通のモードノードであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも一つの信号注入ノードは、共通モード注入ノードであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
注入比回路は、調整可能な注入信号を提供する前記コントローラに接続された複数の並行のステージを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記複数の並行のステージの各々は、可変相互コンダクタンス増幅ステージを備えることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記可変相互コンダクタンス増幅ステージは、異なるゲインの量を提供する少なくともいくつかの相互コンダクタンスステージを含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記並行のステージは複数の並行の注入トランジスタを備えることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項８】
注入比回路はバイアス電流調整回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記交差結合された差動トランジスタペアのそれぞれのソースは、共有のノードに結合され、前記少なくとも一つの信号注入ノードは、第１のトランジスタのゲートであり、前記第１のトランジスタのドレインは、第２のトランジスタを介して前記共有のノードに接続され、前記第１のトランジスタのソースは、グラウンドにシャントされることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記ＩＬＯコントローラは、共振周波数を決定するように構成された周波数検出器を備え、前記コントローラは、前記コンデンサを調整し、前記ＩＬＯの自走周波数を調整することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記周波数検出器は、設定可能なカウンタを備えることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記ＩＬＯの質の要因は、前記タンク回路の抵抗コンポーネントの変更により調整されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記入力信号及び前記注入同期出力信号を受信するように構成された入力を有し、ミキサ出力ノードにおける出力信号を提供するように構成されたミキサと、
前記ミキサ出力ノードの前記出力信号に基づいて、前記入力信号と前記注入同期出力信号との間のＩＬＯ遅延特性を調整する制御回路とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
可変位相成分を有する受け取られた変調済み信号の搬送波周波数ｆｃを決定することと、
前記ＩＬＯの自走周波数が高調波周波数fc/2に対してずれるよう、注入ロッキング発振器（ＩＬＯ）におけるタンク回路のデジタル制御されるコンデンサバンクを調整することと、
前記受け取られた変調済み信号を前記ＩＬＯに注入することと、
圧縮された可変位相成分を有する注入同期出力信号を生成することと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記ＩＬＯの性能を測定すること、及び応答可能なようにデジタル制御される前記タンク回路のレジスタバンクを調整することをさらに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ＩＬＯの性能を計測することは、前記ＩＬＯの前記自走周波数を計測することを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＩＬＯの性能を計測することは、
前記ＩＬＯの入力及び前記ＩＬＯの出力を混合することによりミキサ出力を生成することと、
前記ミキサ出力のＤＣオフセット要素を計測することとを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
デジタル制御されるコンデンサバンクを有するタンク回路と、前記タンク回路に結合された交差結合された差動トランジスタペアと、少なくとも一つの共通モード信号注入ノードと、少なくとも一つの差動モード信号注入ノードと、（i）注入信号が前記一つの共通モード注入ノードに印加されるときの圧縮された可変位相成分、又は（ii）注入信号が前記少なくとも一つの差動モード注入ノードに印加されるときの遅延した可変位相成分、のいずれかを有する注入同期出力信号を提供するように構成された少なくとも一つの出力ノードとを備える注入ロッキング発振器（ＩＬＯ）と、
（iii）中心周波数fcを有する注入信号を前記少なくとも一つの共通モード注入ノードに印加する、又は（iv）中心周波数fc/2を有する注入信号を前記少なくとも一つの差動モード注入ノードに印加する、のいずれかとなるように構成された注入ノード選択回路であって、前記注入信号は、可変位相成分を有する変調された信号である、注入ノード選択回路と、
デジタル制御されたコンデンサバンク及び前記注入ノード選択回路に接続され、（v）前記注入ノード選択回路に対し、共通モード注入ノードに前記注入信号を印加し、制御信号をコンデンサバンクに印加して、前記タンク回路の共振周波数を調整しfc/2からずれるようにさせる、又は（vi）前記注入ノード選択回路に対し、前記注入信号を差動モード注入ノードに印加し、制御信号を前記コンデンサバンクに印加して、前記タンク回路の共振周波数を調整し、fc/2からずれるようにさせる、のいずれかとなるように構成されたＩＬＯ制御回路と
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１９】
ＩＬＯ制御回路は、有限状態機械であることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
信号注入比を調整するように構成された注入比回路をさらに備え、前記ＩＬＯ制御回路は、前記注入比回路に接続され、信号注入比を調整するように構成されたことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、以下の同時係属中の出願に関連し、それらのすべては、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
２０１３年３月１５日に出願された「ＰＯＬＡＲ  ＲＥＣＥＩＶＥＲ  ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ  ＡＮＤ  ＳＩＧＮＡＬ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＭＥＴＨＯＤＳ」と題する米国出願第１３／８４０４７８号、２０１３年３月１５日に出願された「ＰＯＬＡＲ  ＲＥＣＥＩＶＥＲ  ＳＩＧＮＡＬ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ」と題する米国出願第１３／８３９５５７号、２０１３年３月１５日に出願された「ＬＮＡ  ＷＩＴＨ  ＬＩＮＥＡＲＩＺＥＤ  ＧＡＩＮ  ＯＶＥＲ  ＥＸＴＥＮＤＥＤ  ＤＹＮＡＭＩＣ  ＲＡＮＧＥ」と題する米国出願第１３／８３９４６２号、および２０１３年３月１５日に出願された「ＳＩＮＧＬＥ−ＢＩＴ  ＤＩＲＥＣＴ  ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ  ＴＲＡＮＳＭＩＴＴＥＲ」と題する米国出願第１３／８４２４７０号。
【０００２】
注入同期発振器（ＩＬＯ）は、発振周波数が、固有共振周波数または自走周波数の代わりに、外部注入信号の周波数にロックされ得るという特性を示す発振器である。ＩＬＯは、通常、交差結合されたトランジスタ、およびタンク回路に基づいており、周波数分割のために利用されてきた。
【０００３】
最近、搬送波再生回路を使用することなく、受信された非定常な包絡線変調信号から変調包絡線成分および位相成分を抽出する、ＩＬＯを使用する極受信機アーキテクチャが提案された。しかしながら、提案された極受信機アーキテクチャ、および関連付けられた信号処理は、貧弱な性能および高いビット誤り率（ＢＥＲ）をもたらす限界または欠如を有する。したがって、極受信機の信号処理およびアーキテクチャにおいて、ならびに他の使用のために、改良されたＩＬＯ構成が必要とされている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、デジタル制御されるキャパシタバンクと、タンク回路に結合された交差結合された作動トランジスタペアと、注入同期出力信号を提供するように構成された少なくとも一つの出力ノードとを有するタンク回路と、少なくとも一つの信号注入ノードに結合された注入出力を有するデジタル制御される注入比回路であって、入力信号を受信するように少なくとも一つの注入ノードに印加される調整可能な注入信号を生成するように構成された、注入比回路と、制御信号をキャパシタバンクに印加してタンク回路の周波数を調整し、注入比回路に制御信号を印加して信号柱入費を調整するように構成された、キャパシタバンク及び注入比回路に接続された注入ロッキング発振器（ＩＬＯ）コントローラとを備える注入ロッキング発振器（ＩＬＯ）である。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
どの別個の図においても同様な参照番号が同一の要素または機能的に類似する要素を参照する添付の図は、以下の詳細な説明と一緒に、本明細書に含まれ、その一部を形成し、特許請求される本発明を含む概念の実施形態をさらに図説し、それらの実施形態の様々な原理および利点を説明するのに役立つ。
【図１】いくつかの実施形態による、極受信機のブロック図である。
【図２】いくつかの実施形態による、代替的な極受信機のブロック図である。
【図３】いくつかの実施形態による、構成可能なＩＬＯ回路およびＩＬＯ制御回路のブロック図である。
【図４】いくつかの実施形態による、注入ロッキング発振器の一実施形態の回路図である。
【図５】いくつかの実施形態による、注入ロッキング発振器の別の実施形態の回路図である。
【図６】いくつかの実施形態による、コンデンサバンクの実施を示す図である。
【図７】いくつかの実施形態による、コンデンサバンクの実施を示す図である。
【図８】いくつかの実施形態による、抵抗器バンクの実施を示す図である。
【図９】いくつかの実施形態による、デジタル的に制御される可変ゲインを提供するために使用されるセルの実施を示す図である。
【図１０】いくつかの実施形態による、ＩＬＯ調整の方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図中の要素は簡潔明瞭に示されており、必ずしも実寸に比例して描かれていないことを、当業者は理解されよう。例えば、図中のいくつかの要素の寸法は、本発明の実施形態についての理解を高める助けとなるように、他の要素に対して誇張されていることがある。
【０００７】
図面において、装置および方法の構成要素は、適切な場合は、従来のシンボルによって表されており、本明細書の説明から利益を得る当業者には容易に明らかな細部で本開示を曖昧にすることがないように、本発明の実施形態についての理解に関わる特定の細部のみを示している。
【０００８】
図１を参照すると、極受信機１００のブロック図が、いくつかの実施形態に従って説明される。可変位相成分を有する受信された変調信号である注入信号Ｓinj（ｔ）１０２が、（本明細書では高調波ＩＬＯとも呼ばれる）第２高調波注入同期発振器（ＩＬＯ）１０４の入力ノード１０３に印加される。ノード１０５における高調波ＩＬＯの出力信号Ｓout,1（ｔ）１０６は、以下で説明されるように、圧縮された可変位相成分を有する。圧縮可変位相信号１０６は、（本明細書では基本ＩＬＯとも呼ばれる）基本注入同期発振器ＩＬＯ１１０の入力ノード１０９に印加され、出力ノード１１１において出力信号Ｓout,2（ｔ）１１２を発生させるために、遅延をこうむる。すなわち、Ｓout,1（ｔ）１０６とＳout,2（ｔ）１１２は、基本ＩＬＯ１１０によって課された時間遅延によって関連付けられる。位相圧縮された信号であるＳout,1（ｔ）１０６と、遅延させられた位相圧縮された信号であるＳout,2（ｔ）は、出力信号ｍ2（ｔ）１１６を発生させるために、ミキサ１１４に印加される。ミキサ出力信号１１６は、ミキサ１１４の出力において存在する２倍周波数成分を除去して、推定された位相微分係数信号Ω（ｔ）１２０を獲得するために、低域通過フィルタリングを施される。注入信号Ｓinj（ｔ）１０２は、振幅波形Ａ（ｔ）１１８を発生させるために、包絡線検出器１０８にも印加される。
【０００９】
図２を参照すると、ＩＬＯベースの受信機構造の代替的実施形態が説明される。受信機アーキテクチャは、着信ＢＰＳＫ信号を受信し、それは、最初に、処理される搬送波周波数（ｆｃ）を中心とした信号帯域を選択する帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）によってフィルタリングされ得る。信号は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）によって増幅されるが、信号経路にほとんど雑音を導入しない。組み合わされた帯域通過フィルタ特性を有する適切なＬＮＡが、２０１３年３月１５日に出願された「ＬＮＡ  ＷＩＴＨ  ＬＩＮＥＡＲＩＺＥＤ  ＧＡＩＮ  ＯＶＥＲ  ＥＸＴＥＮＤＥＤ  ＤＹＮＡＭＩＣ  ＲＡＮＧＥ」と題する同時係属中の出願において説明されている。
【００１０】
搬送波周波数がｆcのＢＰＳＫ信号は、２つの周波数同期ループ（ＦＬＬ）によって制御される２つの注入同期発振器（ＩＬＯ）に供給される。２つの注入同期発振器（ＩＬＯ）は、ＢＰＳＫから振幅偏移変調（ＡＳＫ）への変換を提供するように構成される。
【００１１】
２つのＦＬＬは、制御を着信ＢＰＳＫ信号に解放する前に、２つのＩＬＯの初期周波数をｆc／２＋Δｆおよびｆc／２−Δｆに設定することに携わらせ得る。すなわち、ＩＬＯの自走周波数は、注入信号なしに調整され得る。ＦＬＬは、周波数を測定し、したがって、本明細書で説明される構造および方法を使用して、自走周波数を調整し得る。実施形態では、一連の様々な制御ステージが、有限状態機械（ＦＳＭ）によって設定される。
【００１２】
ＩＬＯへの注入時に、ＢＰＳＫ信号は、２つのＩＬＯをｆc／２に再ロックするが、それらの出力は、入力されたＢＰＳＫ信号における位相変化を反映する信号を生成するために、ＭＩＸブロックによって混合（例えば、加算、減算、乗算）される。ＭＩＸブロックの出力信号は、次に、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）にＡＣ結合され、その後、復調されたビットシーケンスを生成するために、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）によってサンプリングされる。
【００１３】
図２の実施形態のさらなる詳細は、その内容が参照により本明細書に組み込まれる、２０１２年３月２３日に出願された「Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  ａｎｄ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｂｉｎａｒｙ  ａｎｄ  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ  Ｓｉｇｎａｌｓ」と題する同時係属中の米国特許仮出願第６１／６１５１６９号明細書において見出され得る。
【００１４】
図３を参照すると、ＩＬＯコントローラ３０２と、ＩＬＯ回路３０８とを含む、制御可能ＩＬＯ回路３００が、いくつかの実施形態に従って説明される。ＩＬＯコントローラ３０２は、有限状態機械３０４と、周波数検出器３０６とを含み得る。周波数検出器は、制御ループの特性を変更して、異なる周波数を達成するために、構成可能なカウンタを備え得る。
【００１５】
ＩＬＯコントローラ３０２は、ＩＬＯ３０８に向かう制御出力ライン３１８上に制御出力信号を提供するように構成され得る。制御出力は、注入比回路３１０、共振周波数回路３１２、および品質係数調整回路３１４の各々を制御するための、複数の並列ビットを含み得る。注入比回路３１０は、注入比を制御するための調整可能バイアス（ＢＩＡＳ）および／または調整可能相互コンダクタンス増幅器ステージ（ｇｍ）、ＩＬＯを基本または高調波ＩＬＯとして構成するための注入選択回路（ＩＮＪ  ＳＥＬ）、ならびにＩＬＯ３０８の入力から注入信号を除去または他の方法で分離するための分離回路（ＩＳＯ）を含み得る。共振周波数回路３１２は、コンデンサバンクなどの可変コンデンサ（Ｃ）を含み得る。品質係数回路３１４は、抵抗器バンクなどの可変抵抗器（Ｒ）を含み得る。ＩＬＯ３０８の出力は、シグナリングライン３１６上でＩＬＯコントローラ３０２に印加される。いくつかの実施形態では、ＩＬＯコントローラ３０２は、周波数検出器を使用して、ＩＬＯ３０８の自走周波数を決定し得る。それに応答して、ＩＬＯコントローラは、ＩＬＯ３０８のタンク回路におけるキャパシタンスを変更することなどによって、自走周波数を調整し得る。
【００１６】
いくつかの実施形態では、ＩＬＯコントローラ３０２は、入力ライン３２０上で、ミキサの出力から、またはミキサ出力の低域通過フィルタリングされたバージョンから、入力を受信し得る。一実施形態では、ライン３２０上の信号は、ＩＬＯ３０８の調整パラメータについての性能メトリックとして使用される、ＤＣオフセット成分についてモニタリングされる。一実施形態では、ＤＣ成分の存在は、ＩＬＯ３０８の入力とＩＬＯ３０８の出力との間の望ましい位相差を獲得するために、ＩＬＯ３０８のパラメータを調整する必要があることを示し得る。この実施形態では、ミキサ入力は、ＩＬＯ３０８の入力および出力に接続される。
【００１７】
図４を参照すると、注入ロッキング発振器４００の例が説明される。一実施形態では、ＩＬＯ４００は、ＦＥＴ４３６を使用する共通モードノード４３４において高調波注入ノードを有するように構成され得る。代替的実施形態では、共通モードノード４２１も、高調波注入のために使用され得る。またさらなる代替的実施形態では、ノード４２１とノード４３４の両方が、高調波ロッキング信号を注入するために使用され得る。タンク回路は、交差結合されたトランジスタペア４２６、４２８と共に、発振し、注入信号の高調波と関連付けられた周波数にロックする。一実施形態では、ノード４２３、４２５における出力周波数が、注入された信号の周波数の２分の１になるように、高調波は、第２高調波である。この実施形態では、ＩＬＯの自走周波数は、高調波周波数ｆc／２に近くなるように調整され、ここで、ｆcは、受信された信号の搬送波周波数または中心周波数である。高調波ＩＬＯの実施形態では、相互コンダクタンスゲインステージ４０９は、必要なく、制御回路によってオフにされるか、または存在しない。ＩＬＯが専用高調波ＩＬＯである実施形態では、注入信号のルーティングを制御する追加スイッチの形態を取る注入選択回路（ＩＮＪ  ＳＥＬ）も、使用不可にされるか、または存在しない。
【００１８】
あるいは、ＩＬＯ４００は、ノード４０２、４０４において差動方式で印加される基本注入信号を有するように構成され得る。トランジスタペア４１０、４１２と共に、ステージ４０９は、電圧入力信号の相互コンダクタンスを、ノード４２３、４２５において注入される電流信号に提供する。タンク回路は、交差結合されたトランジスタペア４２６、４２８と共に、発振し、基本注入信号と関連付けられた周波数にロックする。同様に、ＩＬＯが専用基本ＩＬＯである実施形態では、注入信号のルーティングを制御する追加スイッチの形態を取る注入選択回路（ＩＮＪ  ＳＥＬ）も、使用不可にされるか、または存在しない。
【００１９】
図５に関して、ＩＬＯ５００の代替的実施形態が説明される。ＩＬＯ４００の場合と同様に、ＩＬＯ５００は、（ｉ）トランジスタ５０２、５０４を介して異なるノード５０６、５０８において注入される信号を有する専用基本ＩＬＯとして、（ｉｉ）トランジスタ５２６を使用する高調波注入ノード５２８を有する専用高調波ＩＬＯとして、または（ｉｉｉ）注入信号の印加をしかるべく制御する注入選択回路（ＩＮＪ  ＳＥＬ）によって基本もしくは高調波になるように動的に構成され得るＩＬＯとして、構成され得る。
【００２０】
基本ＩＬＯおよび高調波ＩＬＯの両方を含む様々な実施形態では、共振回路４１１、５３０は、可変コンデンサ（４２０、４２２）、（５１４、５１６）およびコイル（４１６、４１８）、（５１０、５１２）を有する、タンク回路を含み得る。代替的実施形態では、タンク回路は、ＲＣタンク回路の形態を取り、可変コンデンサと、抵抗器とを含み得る。共振周波数制御回路３１２は、可変コンデンサを備え得る。
【００２１】
コンデンサバンクの例は、図６および図７に示される。各コンデンサは、対応するスイッチを制御する別個のビットを使用することによって、個々に制御され得る。コンデンサバンク内のコンデンサは、各ビットが、比例的により大きい量のキャパシタンスを有するキャパシタンスセルを制御するように、同じ値または異なる値を取り得る。キャパシタンス変化は、コンデンサバンクの実施形態のほんの僅かな例として、直列接続および／もしくは並列接続されたコンデンサの様々な構成を使用することによって、異なるデバイスサイズを使用することによって、または異なるバイアス電圧を使用することによって達成され得る。ＩＬＯコントローラ３０２は、周波数検出器を使用してシグナリングライン３１６上のＩＬＯの出力をモニタリングし、（ＩＳＯ回路を使用して注入信号がＩＬＯから分離されながら）キャパシタンス値を変更することによって自走周波数を調整し得る。
【００２２】
注入比回路３１０は、ＩＬＯが基本ＩＬＯ構成であるか、それとも高調波ＩＬＯ構成であるかに応じて、様々な形態を取り得る。一般に、注入比は、注入電流を変更することによって、または発振器におけるバイアス電流を変更することによって、注入係数が変更され得ることを示す、
【００２３】
【数１】
0006267318.tif 000002
【００２４】
によって与えられる。
【００２５】
可変ゲイン相互コンダクタンスステージ４０９を有するＩＬＯ４００を参照すると、出力ノード４５０における可変ゲインは、基本注入ノード４０２、４０４における追加のトランジスタデバイスのスイッチを入れることによって達成され得る。そのような可変相互コンダクタンスステージの１つが、図９に示されている。ＩＬＯコントローラ３０２からの制御信号は、多数のビットＢ０、Ｂ１、Ｂ２などを含み得る。制御ビットＢ０は、第１のセルを制御するために使用され得、制御ビットＢ１は、第２のセルを制御するために使用され得、制御ビットＢ２は、第３のセルを制御するために使用され得る。第１、第２、および第３のセルは各々、増大した量の相互コンダクタンス増幅を提供することに留意されたい。各ビットが直前のステージの２倍の増幅を制御する点で、コードは、２進コードと呼ばれ得る。代替的実施形態では、各セルは、同じ量のゲインを追加し得、そのケースでは、２進制御ワードは、サーモメータコードと呼ばれ得る。
【００２６】
ＩＬＯ５００の実施形態では、基本注入ノード５０６、５０８におけるデバイスは、ＩＬＯ５００の注入率を調整するために２進コードおよび／またはサーモメータコードが使用され得るように、トランジスタ５０２、５０４の各々と並列に接続された１または複数のトランジスタの追加の並列セルを含み得る。
【００２７】
ＩＬＯ実施形態４００、５００の場合、高調波注入のための注入率は、バイアス電流を変更することによって、および／または高調波注入トランジスタデバイスのサイズを変更することによって調整され得る。加えて、品質係数Ｑは、図８に示されるように実現され得る抵抗器バンク（Ｒ）を使用して、抵抗を選択的に挿入することによって調整され得る。
【００２８】
実施形態によれば、装置は、デジタル的に制御されるコンデンサバンクを有するタンク回路と、タンク回路に結合された交差結合された差動トランジスタペアと、少なくとも１つの信号注入ノードと、注入同期出力信号を提供するように構成された少なくとも１つの出力ノードとを備える、注入ロッキング発振器（ＩＬＯ）を備え得る。装置は、入力信号を受け入れ、少なくとも１つの注入ノードに印加される調整可能な注入信号を発生させるように構成された、少なくとも１つの注入ノードに結合された注入出力を有する、デジタル的に制御される注入比回路を含み得、コンデンサバンクおよび注入比回路に接続されたＩＬＯコントローラをさらに含み得る。ＩＬＯコントローラは、コンデンサバンクに制御信号を印加して、タンク回路の共振周波数を調整するように、また注入比回路に制御信号を印加して、信号注入比を調整するように構成され得る。
【００２９】
実施形態では、装置の少なくとも１つの注入ノードは、差動モード注入ノードのペアを含み得る。あるいは、少なくとも１つの注入ノードは、共通モード注入ノードである。注入比回路は、調整可能な注入信号を提供するためのコントローラに接続された複数の並列ステージを含み得る。実施形態では、並列ステージは、可変相互コンダクタンス増幅器ステージを備える。可変相互コンダクタンスステージは、異なる量のゲインを提供する少なくともいくつかの相互コンダクタンスステージを含み得る。実施形態では、並列ステージは、複数の並列注入トランジスタを備える。他の実施形態では、注入比回路は、バイアス電流調整回路を含む。バイアス調整は、電流を変更する並列デバイスによって、またはバイアス電圧調整によって行われ得る。
【００３０】
他の実施形態では、少なくとも１つの注入ノードは、共通モード注入ノードと、差動モード注入ノードのペアとを備え、装置は、調整可能な注入信号を共通モード注入ノードまたは差動モード注入ノードのペアに選択可能に印加するように構成された、デジタル的に制御される注入ノード選択回路をさらに備える。
【００３１】
さらなる実施形態では、装置は、入力信号および注入同期出力信号を受け入れるように構成された入力を有し、ミキサ出力ノードにおいて出力信号を提供するように構成されたミキサと、ミキサ出力ノードにおける出力信号に基づいて、入力信号と注入同期出力信号との間のＩＬＯ遅延特性を調整するための制御回路とをさらに備え得る。
【００３２】
また他の実施形態では、措置は、デジタル的に制御されるコンデンサバンクを有するタンク回路と、タンク回路に結合された交差結合された差動トランジスタペアと、少なくとも１つの共通モード信号注入ノードおよび少なくとも１つの差動モード信号注入ノードと、注入同期出力信号を提供するように構成された少なくとも１つの出力ノードとを備える、注入ロッキング発振器（ＩＬＯ）と、中心周波数ｆcを有する注入信号を少なくとも１つの共通モード注入ノードまたは少なくとも１つの差動モード注入ノードに印加するように構成された、注入ノード選択回路と、デジタル的に制御されるコンデンサバンクおよび注入ノード選択回路に接続され、（ｉ）共通モード注入ノードに注入信号を印加すること、またコンデンサバンクに制御信号を印加して、タンク回路の共振周波数を近似的にｆcとするように調整することを、注入ノード選択回路に行わせるように、または（ｉｉ）差動モード注入ノードに注入信号を印加すること、またコンデンサバンクに制御信号を印加して、タンク回路の共振周波数を近似的にｆc／２とするように調整することを、注入ノード選択回路に行わせるように構成された、ＩＬＯコントローラ回路とを備え得る。
【００３３】
装置は、信号注入比を調整するように構成された注入比回路をさらに備え得、ＩＬＯコントローラ回路は、注入比回路に接続され、信号注入比を調整するように構成される。
【００３４】
図１０に関して、いくつかの実施形態による方法１０００が説明される。方法１０００は、注入ロッキング発振器（ＩＬＯ）内のタンク回路のデジタル的に制御されるコンデンサバンクを調整するステップ１００２を含み得る。この調整は、ＩＬＯの自走周波数を、搬送波周波数ｆcまたは第２高調波ｆc／２など、望ましい信号に近くするように調整するためであり得る。さらなる実施形態では、自走周波数は、入力される注入信号とＩＬＯ出力信号との間の時間遅延または位相差を変更するために変更され得る。方法は、デジタル的に制御される注入比回路を使用してＩＬＯ注入比を調整するステップ１００４も含み得る。調整は、注入率α＞．１など、ＩＬＯが強い注入領域で動作することを保証するために行われ得る。さらなる実施形態では、注入率は、入力される注入信号とＩＬＯ出力信号との間の時間遅延または位相差を変更するために変更され得る。方法は、ＩＬＯの性能を測定するステップ１００６と、それに応答して、コンデンサバンクまたは注入比を調整するステップ１００８も含み得る。いくつかの実施形態では、ＩＬＯの性能を測定するステップは、ＩＬＯの入力とＩＬＯの出力とを混合することによって、ミキサ出力を発生させるステップと、ミキサ出力のＤＣオフセット成分を測定するステップとを含む。
【００３５】
またさらなる実施形態では、方法は、ＩＬＯの品質係数Ｑを変更するために、タンク回路のデジタル的に制御される抵抗器バンクを調整するステップをさらに含み得る。
【００３６】
再び図１に関して、基本ＩＬＯは、高調波ＩＬＯの圧縮出力ノードに接続された入力ノードを有する。基本ＩＬＯは、遅延出力ノードも有し、遅延出力ノードにおいて、圧縮された可変位相成分に対して遅延させられた、遅延させられた圧縮された可変位相成分を有する位相圧縮された信号を発生させるように構成される。ミキサは、基本ＩＬＯの入力および出力を使用して、位相圧縮された信号の位相変化の微分係数の推定を生成し得る。
【００３７】
注入ロッキング発振器の一態様は、準安定状態と呼ばれる。準安定状態は、入力信号の位相変化が生じたときに、定常状態条件が達成されるまで、ＩＬＯが、その出力の位相を入力位相変化とは反対方向に調整することによって、ロックされた状態を再獲得し得る現象をもたらし得る。したがって、いくつかのケースでは、入力信号周波数の瞬間的な増加によって引き起こされる入力信号の位相変化は、ＩＬＯが再びロックされるまで出力信号の位相を遅延させるために、実際には出力周波数の瞬間的な減少をもたらし得る。そのような現象は、基本ＩＬＯの入力および出力を使用して位相変化の微分係数の推定を生成するときに誤りを生じさせ得る、ＩＬＯ出力信号の周波数／位相特性の誤った変化を知らせる。一実施形態では、誤った位相変化を検出し、誤った位相変化が排除されるか、または許容可能なレベルまで低減されるまで、それに応答して、上で説明されたＩＬＯパラメータを調整するために、ミキサの出力が変更され得る。
【００３８】
入力の位相変化が十分に大きく、それによって入力と出力とのＩＬＯ位相差が準安定状態と関連付けられた位相差よりも大きい場合に、誤りが生じ得ることに留意されたい。準安定状態は、入力位相変化がより大きい場合に、ＩＬＯ出力の誤った周波数変化または位相変化を知らせる可能性がより高いので、極受信機における初期ステージとして第２高調波ＩＬＯの使用から獲得される位相圧縮は、誤りを著しく低減し、受信機の性能を改善する。
【００３９】
さらなる実施形態では、第２高調波ＩＬＯおよび基本ＩＬＯは、極受信機の望ましい特性または性能を獲得するために調整可能であり得る。実施形態では、第２高調波ＩＬＯは、事前に決定された搬送波周波数を有する望ましい信号を選択するために調整され得る。ＩＬＯの調整は、ＩＬＯタンク回路のキャパシタンスを変更することなどによって、第２高調波ＩＬＯの自走周波数ｆrを変更することであり得る。極受信機は、スイッチを制御することなどによって注入入力信号を除去した後、ＩＬＯの自走周波数ｆrを測定するように構成されたＩＬＯ制御回路を含み得る。ＩＬＯ制御回路は、自走周波数ｆrが搬送波周波数ｆc（またはチャネル中心周波数）に対して望ましい関係を有するまで、タンク回路のキャパシタンスを調整し得る。望ましい関係は、ｆrがｆｃ／2からずらされることであり得る。ＩＬＯ制御回路は、ＩＬＯ注入係数α、品質係数Ｑ、および自走周波数ｆrを調整するためのタンク回路のキャパシタンスを含む、第２高調波ＩＬＯの１または複数のパラメータも調整し得る。
【００４０】
ＩＬＯ制御回路は、遅延させられた位相圧縮された信号と関連付けられた遅延の量を調整するために、基本ＩＬＯの１または複数のパラメータを調整するようにも構成され得る。遅延は、ＩＬＯ注入係数α、品質係数Ｑ、および自走周波数ｆrを含む１または複数のパラメータを調整することによって調整され得る。注入係数は、ＩＬＯ入力における相互コンダクタンスステージを変更することによって、または並列に構成された信号注入ノードデバイスを追加もしくは除去することによって、またはＩＬＯ内のバイアス信号を変更することによって調整され得る。品質係数は、タンク回路内の抵抗値を変更することによって調整され得る。自走周波数は、コンデンサバンクまたはバラクタなどによってＩＬＯタンク回路のキャパシタンスを変更することによって調整され得る。Ｑ、ｆr、およびαを含む、第２高調波ＩＬＯおよび基本ＩＬＯの両方の特性は、本明細書で説明される構造および方法に従って調整され得る。
【００４１】
上述の明細書では、特定の実施形態が説明された。しかしながら、以下の特許請求の範囲において説明される本発明の範囲から逸脱することなく、様々な修正および変更が施され得ることを、当業者は理解する。したがって、本明細書および図は、制限的な意味ではなく例示的な意味で考えられるべきであり、そのようなすべての修正は、本明細書の教示の範囲内に含まれることが意図されている。
【００４２】
利益、利点、問題に対する解決策、およびいずれかの利益、利点、または解決策が生じる、またはより顕著になるようにし得る任意の要素は、請求項のいずれかまたはすべてのきわめて重要な、必須の、または不可欠な特徴または要素と解釈されるべきではない。本発明は、本出願の係属中に行われた任意の補正を含む添付の特許請求の範囲、および公表されたそれらの特許請求の範囲のすべての均等物によってのみ確定される。
【００４３】
さらに、本文書では、第１および第２、ならびに上部および下部などの関係語は、１つのエンティティまたはアクションを別のエンティティまたはアクションから区別するために単独で使用され得、そのようなエンティティまたはアクションの間の実際のそのような関係または順序は、いかなるものにしろ、必ずしも必要とせず、または暗示しない。「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（含む）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｈａｓ（有する）」、「ｈａｖｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、「ｃｏｎｔａｉｎｓ（含む）」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」という語、またはそれらの他の任意の活用形は、非網羅的な包含を扱うことが意図され、要素のリストを含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）、有する（ｈａｓ）、含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）、含む（ｃｏｎｔａｉｎｓ）プロセス、方法、物品、または装置は、それらの要素だけを含むばかりでなく、明示的に列挙されていない、またはそのようなプロセス、方法、物品、もしくは装置に本来的に備わった他の要素を含み得る。「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ．．．ａ」、「ｈａｓ．．．ａ」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ．．．ａ」、「ｃｏｎｔａｉｎｓ．．．ａ」によって開始される要素は、さらなる制約がなければ、要素を含み（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）、有し（ｈａｓ）、含み（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）、含む（ｃｏｎｔａｉｎｓ）プロセス、方法、物品、または装置における追加の同一の要素の存在を除外しない。「ａ」および「ａｎ」という語は、本明細書では、明示的に違うことが述べられない限り、１または複数として定義される。「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」、「本質的に（ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ）」、「近似的に（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、「約（ａｂｏｕｔ）」という語、またはそれらの他の任意の類義語は、当業者によって理解されるように、近いこととして定義され、非限定的な一実施形態では、この語は、１０％以内であることと定義され、別の実施形態では、５％以内、別の実施形態では、１％以内、別の実施形態では、０．５％以内であることと定義される。本明細書で使用される場合、「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」という語は、必ずしも直接的とは限らずに、また必ずしも機械的とは限らずに、接続されることと定義される。ある方法で「構成される（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ）」デバイスまたは構造は、少なくともその方法で構成されるが、挙げられていない方法でも構成され得る。
【００４４】
いくつかの実施形態は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、カスタマイズされたプロセッサ、およびフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの、１または複数の汎用または専用プロセッサ（または「処理デバイス」）と、本明細書で説明される方法および／または装置の機能のいくつか、ほとんど、またはすべてを、ある非プロセッサ回路と連携して、実施するために１または複数のプロセッサを制御する、（ソフトウェアおよびファームウェアの両方を含む）特有の記憶されたプログラム命令とから構成され得ることが理解されよう。あるいは、いくつかまたはすべての機能は、記憶されたプログラム命令を有さない状態機械によって、または各機能もしくはある機能のいくつかの組み合わせがカスタムロジックとして実施される、１もしくは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）において実施され得る。もちろん、２つの手法の組み合わせも使用され得る。
【００４５】
したがって、本開示のいくつかの実施形態またはそれらの部分は、１または複数の処理デバイスを、有形なコンピュータ可読メモリデバイス内に記憶された１または複数のソフトウェアコンポーネント（例えば、プログラムコード、ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなど）と組み合わせ得、それらは、組み合わされて、本明細書で説明されるような機能を実行する明確に構成された装置を形成する。特別にプログラムされたデバイスを形成するこれらの組み合わせは、本明細書では一般に「モジュール」と呼ばれ得る。モジュールのソフトウェアコンポーネント部分は、任意のコンピュータ言語で書かれ得、一体的コードベースの部分であり得、またはオブジェクト指向コンピュータ言語において典型的であるような、より個別的なコード部分として開発され得る。加えて、モジュールは、複数のコンピュータプラットフォーム、サーバ、および端末などに分散させ得る。与えられたモジュールは、説明された機能を別個のプロセッサデバイスおよび／またはコンピューティングハードウェアプラットフォームが実行するようにさえ実施され得る。
【００４６】
さらに、実施形態は、本明細書で説明および特許請求されるような方法を実行するようにコンピュータをプログラムするための記憶されたコンピュータ可読コードを有するコンピュータ可読記憶媒体として実施され得る。そのようなコンピュータ可読記憶媒体の例は、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光記憶デバイス、磁気記憶デバイス、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ＰＲＯＭ（プログラム可能リードオンリーメモリ）、ＥＰＲＯＭ（消去可能なプログラム可能リードオンリーメモリ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気的に消去可能なプログラム可能リードオンリーメモリ）、およびフラッシュメモリを含むが、それらに限定されない。さらに、おそらくは、かなりの労力と、例えば、利用可能な時間、現在の技術、および経済的な考慮によって左右される多くの設計選択にもかかわらず、当業者は、本明細書で開示された概念および原理によって導かれた場合に、そのようなソフトウェア命令およびプログラムならびにＩＣを最低限の実験で生成することが容易に可能であると予想される。
【００４７】
本開示の要約書は、読者が本技術開示の本質を速やかに確認することを可能にするために提供される。それは、特許請求の範囲または意味を解釈または限定するためにそれが使用されないという理解とともに提出される。加えて、上述の詳細な説明では、本開示を簡潔にする目的で、様々な特徴が様々な実施形態において一緒にまとめられているのが見られる。開示のこの方法は、特許請求される実施形態が各請求項において明示的に列挙されるよりも多くの特徴を必要とする意図を反映したものと解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、本発明の主題は、単一の開示された実施形態のすべての特徴よりも少ない特徴の中に存在する。したがって、以下の特許請求の範囲は、これによって詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、それのみで別々に特許請求される主題として存在する。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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