(57)【要約】第１の差動発振器を第２の差動発振器と結合する方法およびそのための回路および構成。この方法は第１の差動発振器の基本周波数交流接地を第２の差動発振器の基本周波数交流接地に交流結合することを含んでいる。
2004534468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の差動発振器および第２の差動発振器を含む発振器回路であって、第１の差動発振器は少なくとも一つの基本周波数交流接地点を含み、第２の差動発振器は少なくとも一つの基本周波数交流接地を含み、第１の差動発振器および第２の差動発振器は実質的に同じ基本周波数を有し、発振器回路は第１の差動発振器の少なくとも一つの基本周波数交流接地点の中の一つと第２の差動発振器の少なくとも一つの基本周波数交流接地点の中の一つとの間に第１の交流結合を含み、第１の差動発振器を第２の差動発振器に同期させることを特徴とする発振器回路。
【請求項２】
請求項１に記載の発振器回路であって、発振器回路は第１の４倍周波数出力を含み、第１の４倍周波数出力は第１の交流結合に結合されることを特徴とする発振器回路。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発振器回路であって、第１の差動発振器および第２の差動発振器は実質的に同一であることを特徴とする発振器回路。
【請求項４】
請求項３に記載の発振器回路であって、第１の交流結合は第１の差動発振器の第１の基本周波数交流接地点と第２の差動発振器の第１の基本周波数交流接地点との間にあり、第１の基本周波数交流接地点は同一基本周波数交流接地点であることを特徴とする発振器回路。
【請求項５】
請求項４に記載の発振器回路であって、発振器回路は４つの基本周波数出力を含み、４つの出力は直交することを特徴とする発振器回路。
【請求項６】
請求項４または５に記載の発振器回路であって、発振器回路は第１の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点と第２の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点との間に第２の交流結合を含み、第２の基本周波数交流接地点は同一基本周波数交流接地点であることを特徴とする発振器回路。
【請求項７】
請求項６に記載の発振器回路であって、発振器回路は第２の４倍周波数出力を含み、第２の４倍周波数出力は第２の交流結合に結合され、第１および第２の４倍周波数出力は差動的であることを特徴とする発振器回路。
【請求項８】
請求項４に記載の発振器回路であって、発振器回路は少なくとも第１の基本周波数交流接地点を有する第３の差動発振器を含むことを特徴とする発振器回路。
【請求項９】
請求項８に記載の発振器回路であって、第１の交流結合は、さらに、第３の差動発振器の第１の基本周波数交流接地点に交流結合されることを特徴とする発振器回路。
【請求項１０】
請求項８に記載の発振器回路であって、発振器回路は第１の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点と第３の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点との間に第２の交流結合を含み、第２の基本周波数交流接地点は同一基本周波数交流接地点でありかつ第１の基本周波数交流接地点とは別個であることを特徴とする発振器回路。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか一項に記載の発振器回路であって、第３の差動発振器は第１および第２の差動発振器と実質的に同じ基本周波数を有することを特徴とする発振器回路。
【請求項１２】
請求項８から１０のいずれか一項に記載の発振器回路であって、第３の差動発振器は第１および第２の差動発振器の基本周波数の実質的に２倍の周波数である基本周波数を有することを特徴とする発振器回路。
【請求項１３】
請求項８から１２のいずれか一項に記載の発振器回路であって、発振器回路は少なくとも第１の基本周波数交流接地点を有する第４の差動発振器を含むことを特徴とする発振器回路。
【請求項１４】
請求項１３に記載の発振器回路であって、第１の交流結合は、さらに、第４の差動発振器の第１の基本周波数交流接地点に交流結合されることを特徴とする発振器回路。
【請求項１５】
請求項１３に記載の発振器回路であって、発振器回路は、さらに、第１の基本周波数交流接地点とは別個の第２の差動発振器の基本周波数交流接地点と第４の差動発振器の対応する基本周波数交流接地点との間に第３の交流結合を含むことを特徴とする発振器回路。
【請求項１６】
請求項１３から１５のいずれか一項に記載の発振器回路であって、第４の差動発振器は実質的に第１および第２の差動発振器の基本周波数の周波数である基本周波数を有することを特徴とする発振器回路。
【請求項１７】
請求項１３から１５のいずれか一項に記載の発振器回路であって、第４の差動発振器は第１および第２の差動発振器の基本周波数の周波数の実質的に２倍である基本周波数を有することを特徴とする発振器回路。
【請求項１８】
請求項１３から１５のいずれか一項に記載の発振器回路であって、第４の差動発振器は第３の差動発振器の基本周波数の周波数の実質的に２倍である基本周波数を有することを特徴とする発振器回路。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか一項に記載の発振器回路であって、２つの基本周波数交流接地点間の一つの交流結合は、さらに、交流インピーダンス素子を介して電圧源に結合されることを特徴とする発振器回路。
【請求項２０】
請求項１から１８のいずれか一項に記載の発振器回路であって、２つの基本周波数交流接地点間の一つの交流結合は、さらに、交流インピーダンス素子を介して接地に結合されることを特徴とする発振器回路。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれか一項に記載の発振器回路であって、２つの基本周波数交流接地点間の一つの交流結合は直接結合であることを特徴とする発振器回路。
【請求項２２】
請求項１から２０のいずれか一項に記載の発振器回路であって、２つの基本周波数交流接地点間の一つの交流結合は抵抗結合であることを特徴とする発振器回路。
【請求項２３】
請求項１から２０のいずれか一項に記載の発振器回路であって、２つの基本周波数交流接地点間の一つの交流結合は容量結合であることを特徴とする発振器回路。
【請求項２４】
少なくとも２つの差動発振器を含む発振器回路であって、差動発振器は各々が少なくとも一つの基本周波数交流接地点を含み、発振器回路は一つの差動発振器の少なくとも一つの基本周波数交流接地点の中の一つともう一つの差動発振器の少なくとも一つの基本周波数交流接地点の中の一つとの間に少なくとも一つの交流結合を含むことを特徴とする発振器回路。
【請求項２５】
請求項１から２４のいずれか一項に記載の発振器回路を含むことを特徴とする通信装置。
【請求項２６】
第１の差動発振器を第２の差動発振器に周波数同期させる方法であって、前記方法は第１の差動発振器の基本周波数交流接地を第２の差動発振器の基本周波数交流接地に交流結合させることを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（技術分野）
本発明は発振器に関し、より詳細には２つ以上の発振器、特に差動発振器、の同期に向けられている。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
発振器は大概の種類の電子回路で使用される。ある応用では周波数精度および安定度は重要度が低いが、別の応用ではそれは極めて重要であり発振器は位相ノイズが非常に低い純粋な周波数スペクトルを有する。これらの要求が非常に高く設定される一種の応用は通信システムにおけるものである。通信システムにおける発振器は、しばしば、小さくしなければならず、好ましくは集積しなければならず、製作コストが低く、信頼度が高く、消費電力が低く、かつ最も厳しい信号品質要求条件を満たすビルディングブロックと見なされる。多くの通信システムにおいて、発振器信号の４つの直交位相（直角位相）が必要とされるため、さらに電力およびスペースを消費する回路が必要となる。特に、いかなる外部部品もなしに、利用可能な半導体領域が限定されかつ利用可能な電力が限定されている集積回路上に発振器ビルディングブロックが実現される場合、これらの特性を得るのは困難なタスクである。
【０００３】
これらの相容れないが非常に望ましい発振器品質に取り組むいくつかの試みがなされてきている。発振器の位相ノイズを改善する一つの方法は２つの発振器を一緒に同期させることである。典型的に、それにより発振器の共振器が互いに干渉するのを回避し、かつそれらを一緒に同期させるのに必要な追加回路用スペースを作るために２倍以上の半導体領域が必要となっている。追加発振器は別として、この追加回路によりビルディングブロックの総消費電力が増加する。電力増加および占有面積増加は、セルラー電話機等の、通常バッテリ給電される携帯通信装置に対しては特に望ましくない発振器ビルディングブロック（ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ｂｌｏｃｋ）特性である。発振器ビルディングブロックにはまだ改善の余地があるように思われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
（概要）
本発明の目的は発振器、特に、差動発振器の位相ノイズを低減する方法を明示することである。
【０００５】
本発明のもう一つの目的は正確な４つの直交位相を有する発振器回路を作り出す方法を明示することである。
【０００６】
本発明のさらにもう一つの目的は低位相ノイズの４つの直交位相を有する発振器を明示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的は、本発明に従って、第１の差動発振器を第２の差動発振器と同期させる方法およびそのための回路および構成により達成される。この方法は第１の差動発振器の基本周波数交流接地を第２の差動発振器の基本周波数交流接地に交流結合させることを含んでいる。
【０００８】
前記目的は、さらに、本発明に従って少なくとも２つの差動発振器を含む発振器回路により達成される。差動発振器は、各々が、少なくとも一つの基本周波数交流接地点を含んでいる。本発明に従って、発振器回路は一つの差動発振器の少なくとも一つの基本周波数交流接地点の中の一つともう一つの差動発振器の少なくとも一つの基本周波数交流接地点の中の一つとの間に少なくとも一つの交流結合を含んでいる。
【０００９】
前記した目的は、また、本発明に従って第１の差動発振器および第２の差動発振器を含む発振器回路により達成される。第１の差動発振器は少なくとも一つの基本周波数交流接地点を含んでいる。第２の差動発振器は少なくとも一つの基本周波数交流接地を含んでいる。第１の差動発振器および第２の差動発振器は実質的に同じ基本周波数を有する。本発明に従って、発振器回路は第１の差動発振器の少なくとも一つの基本周波数交流接地点の中の一つと第２の差動発振器の少なくとも一つの基本周波数交流接地点の中の一つとの間に第１の交流結合を含み、第１の差動発振器を第２の差動発振器に同期させる。
【００１０】
発振器回路は第１の４倍周波数出力を含み、第１の４倍周波数出力は第１の交流結合に結合される。第１の差動発振器および第２の差動発振器は実質的に同一である。第１の交流結合は第１の差動発振器の第１の基本周波数交流接地点と第２の差動発振器の第１の基本周波数交流接地点との間にあり、第１の基本周波数交流接地点は同一基本周波数交流接地点である。
【００１１】
発振器回路は４つの基本周波数出力を含み、４つの出力は直角である。
【００１２】
ある実施例では、発振器回路は第１の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点と第２の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点との間に第２の交流結合を含み、第２の基本周波数交流接地点は同一基本周波数交流接地点である。発振器回路は第２の４倍周波数出力を含むことができ、第２の４倍周波数出力は第２の交流結合に結合され、第１および第２の４倍周波数出力は差動的である。
【００１３】
ある実施例では、発振器回路は少なくとも第１の基本周波数交流接地点を有する第３の差動発振器を含んでいる。第１の交流結合は、さらに、第３の差動発振器の第１の基本周波数交流接地点に交流結合されるか、あるいは、発振器回路は第１の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点と第３の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点との間に第２の交流結合を含み、第２の基本周波数交流接地点は同一基本周波数交流接地点であり第１の基本周波数交流接地点とは別個のものである。第３の差動発振器は第１および第２の差動発振器と実質的に同じ基本周波数を有するか、あるいは第１および第２の差動発振器の基本周波数の実質的に２倍の周波数の基本周波数を有する。
【００１４】
ある実施例では、発振器回路は少なくとも第１の基本周波数交流接地点を有する第４の差動発振器を含んでいる。第１の交流結合は、さらに、第４の差動発振器の第１の基本周波数交流接地点に接続されているか、あるいは、発振器回路は、さらに、第１の基本周波数交流接地点とは別個の第２の差動発振器の基本周波数交流接地点と第４の差動発振器の対応する基本周波数交流接地点との間に第３の交流結合を含んでいる。
【００１５】
第４の差動発振器は実質的に第１および第２の差動発振器の基本周波数の周波数である基本周波数を有するか、あるいは、実質的に第１および第２の差動発振器の基本周波数の２倍の周波数である基本周波数を有するか、あるいは、実質的に第３の差動発振器の基本周波数の２倍の周波数である基本周波数を有する。
【００１６】
２つの基本周波数交流接地点間の一つの交流結合は、さらに、交流インピーダンス素子を介して電圧源に結合されるか、あるいは、交流インピーダンス素子を介して接地に結合される。
【００１７】
２つの基本周波数交流接地点間の一つの交流結合は直接結合、抵抗結合、または容量結合である。
【００１８】
前記した目的は、さらに、本発明に従って通信装置により達成され、それは前記したいずれかの実施例に従った発振器回路を含んでいる。
【００１９】
前記した目的は、本発明に従って、第１の差動発振器を第２の差動発振器に周波数同期させる方法によっても達成される。本発明に従って、この方法は第１の差動発振器の基本周波数交流接地を第２の差動発振器の基本周波数交流接地に交流結合させることを含んでいる。
【００２０】
本発明に従った差動発振器を提供することにより、従来技術の発振器を凌ぐ複数の利点が得られる。本発明の主要目的は直交する（ｉｎｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）高品質信号出力を有する改良型差動発振器を提供することである。本発明に従って、これは差動発振器の基本周波数交流接地点を一緒に交流結合してそれらを一緒に周波数同期させることにより得られる。本発明に従って、２つ以上の差動発振器を一緒に同期させることにより各発振器の位相ノイズは３ｎ dBまで低減され、２nは結合された発振器の数である。さらに、２つの発振器の出力が直交するように一対の差動発振器が同期する。さらに、２つの接続された差動発振器間の結合点における主要な残留周波数成分は基本周波数の４倍であり、周波数逓倍が行われる。
【００２１】
本発明に従って２つの差動発振器を一緒に結合することにより、結合のためにより多くのスペースを占有したり余分な電力を消費することなく、直交出力が得られしかも位相ノイズを３dBだけ低減することができる。
【００２２】
本発明の他の利点は詳細な説明から明らかになる。
【００２３】
（詳細な説明）
次に、図面を参照して制約的意味合いは無い説明の目的で、本発明をより詳細に説明する。
本発明に従った方法および装置を明確にするために、そのいくつかの使用例を図１から７に関して説明する。
【００２４】
図１は差動ＬＣ発振器の例を示す。差動ＬＣ発振器はキャパシタ部Ｃ３，Ｃ４およびインダクタ部Ｌ１，Ｌ２を有する共振回路を含んでいる。この例のＬＣ発振器は並列共振型である。差動ＬＣ発振器は、さらに、トランジスタＴ１，Ｔ２、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびキャパシタＣ１，Ｃ２を有する駆動部を含んでいる。
【００２５】
共振周波数、すなわち、ＬＣ発振器が発振する周波数、共振周波数、はほぼ次式で与えられ、fo=1/(2π(LC)1/2)，ここに、Ｌは共振器のインダクタンスでありＣは共振器の容量である。この例のような並列共振器では共振回路のインピーダンスは高く、一方、直列共振ＬＣ発振器では直列共振回路が低インピーダンスである時に共振が生じる。
【００２６】
共振器のキャパシタ部Ｃ３，Ｃ４は２つのキャパシタＣ３およびＣ４に分割されて例示されている。共振器のインダクタＬ１，Ｌ２も２つのインダクタＬ１およびＬ２に分割されて例示されており、これは単一中央タップインダクタと見なすこともできる。差動発振器対称性により、Ｌ１=Ｌ２かつＣ３=Ｃ４であればこの差動並列共振ＬＣ発振器の基本周波数はfo=1/(2π(L1C3)1/2)で近似することができる。共振器のキャパシタ部Ｃ３，Ｃ４は２つのキャパシタに分割されて基本周波数交流接地点１４０を作り出す。共振器のインダクタＬ１，Ｌ２は２つのインダクタＬ１，Ｌ２に分割されて、この例では、基本周波数交流接地点としても作用する必要な直流バイアス点１５０を作り出す。差動ＬＣ発振器は、さらに、一つの基本周波数交流接地点１３０および２つの組み合わされた基本周波数交流接地および直流バイアス点１１０，１２０を含んでいる。基本周波数交流接地点は差動発振器の基本周波数が差動発振器の対称性により有効に相殺される点である。基本周波数交流接地はさらに奇数調波、すなわち、基本周波数の偶数倍のみを含み、第１調波が通常支配的である。
【００２７】
本発明は一つの差動発振器の一つの基本周波数交流点をもう一つの差動発振器の一つの基本周波数交流点に交流結合して、２つの差動発振器が交流結合基本周波数交流接地点における支配的高調波を相殺するようにさせる基本的発明アイディアに基づいている。差動発振器が支配的高調波を相殺しようとする理由は交流結合点が交流接地点であるためである。したがって、差動発振器は９０°移相している（支配的高調波を相殺できる）、すなわち、直交しかつ同じ周波数である。各差動発振器は０°および１８０°を提供し、これらは９０°離れており、したがって、２つの結合された差動発振器から０°，９０°，１８０°，および２７０°が提供され、これらの位相は異なる種類の装置、特に、通信装置において非常に有用である。結合点に残される支配的周波数は、弱い交流結合がない限り、差動発振器の基本周波数の４倍であり、弱い交流結合があれば２倍周波数が支配的となることがある。この周波数は引出して使用することができ、簡単に周波数逓倍することができる。本発明に従って周波数同期される同じ周波数の２つ以上の差動発振器間の周波数差は、好ましくは、１０％程度もしくはそれ以下でなければならない。
【００２８】
本発明は並列または直列共振ＬＣ発振器、固定周波数または同調可能発振器の使用に制約はされず、本発明により使用発振器に課される唯一の制約は各々に少なくとも一つの基本周波数交流接地点がなければならないことである。
【００２９】
図２は本発明に従った一つの基本的実施例に従って一緒に結合された２つの差動発振器の回路図を示す。各差動ＬＣ発振器はそれぞれのキャパシタ部Ｃ３，Ｃ４，Ｃ３’，Ｃ４’およびそれぞれのインダクタ部Ｌ１，Ｌ２，Ｌ１’，Ｌ２’を有する共振回路部を含んでいる。各差動ＬＣ発振器は、さらに、トランジスタＴ１，Ｔ１’，Ｔ２，Ｔ２’，抵抗Ｒ１，Ｒ１’，Ｒ２，Ｒ２’，Ｒ３，Ｒ３’，およびキャパシタＣ１，Ｃ１’，Ｃ２，Ｃ２’を含んでいる。
【００３０】
各差動発振器は第１の２１０，２１１，第２の２２０，２２１，第３の２３０，２３１，第４の２４０，２４１，および第５の２５０，２５１基本周波数交流接地点を含んでいる。この基本的例では第２の基本周波数交流点２２０，２２１を互いに交流結合素子２９０を介して結合する。交流結合素子２９０は容量、抵抗、直接結合、等とすることができる。弱い交流結合があれば、第１調波は完全に相殺されないことがある。一緒に結合される差動発振器の基本周波数交流接地点は、結合点が同じ振幅を有するように、好ましくは、同じタイプの点である。そうでなければ、結合にある種の整合が必要となることがある。第２の基本周波数交流点２２０，２２１は差動発振器の直流バイアス点でもあり、これらの点は直流結合素子２７１を介して直流バイアス点２７０にも接続されている。直流結合素子は抵抗、誘導または直接結合とすることができる。
【００３１】
差動発振器が周波数同期されていると、理想的には第１調波(2fo)は交流結合される基本周波数交流接地点において完全に相殺されている。他方の基本周波数交流接地点にはまだ第１調波が存在し、それらは２つの差動発振器間で差動的である。この例では、第３の基本周波数交流接地点２３０，２３１は2fo差動出力とすることができる。
【００３２】
図３Ａから３Ｃは本発明に従った同期差動発振器の実施例を示す。各差動ＬＣ発振器はそれぞれのキャパシタ部Ｃ３，Ｃ４，Ｃ３’，Ｃ４’およびそれぞれのインダクタ部Ｌ１，Ｌ２，Ｌ１’，Ｌ２’を有する共振回路部を含んでいる。各差動ＬＣ発振器は、さらに、トランジスタＴ１，Ｔ１’，Ｔ２，Ｔ２’，抵抗Ｒ１，Ｒ１’，Ｒ２，Ｒ２’，Ｒ３，Ｒ３’，およびキャパシタＣ１，Ｃ１’，Ｃ２，Ｃ２’を有する駆動部を含んでいる。さらに、各差動発振器は第１の３１０，３１１，第２の３２０，３２１，第３の３３０，３３１，第４の３４０，３４１，および第５の３５０，３５１基本周波数交流接地点を含んでいる。
【００３３】
図３Ａは、第２の基本周波数交流接地点３２０，３２１がどのように直接結合されるかを示している。これらの基本周波数交流接地点３２０，３２１は差動発振器の直流バイアス点でもある。したがって、直流バイアス３７０が必要とされ、それは良好な直流結合交流素子であるインダクタ３７３により基本周波数交流接地点３２０，３２１に接続される。
【００３４】
図３Ｂは第３の基本周波数交流接地点３３０，３３１が交流結合素子、キャパシタ３９３を介して互いにどのように結合されるかを示している。これらの基本周波数交流接地点３３０，３３１は差動発振器の直流バイアス点ではない。したがって、直流バイアス３７０はここでは必要ない。
【００３５】
図３Ｃはこの第３の例において第４の基本周波数交流接地点３４０，３４１が一緒にどのように直接結合されるかを示している。これらの基本周波数交流接地点３４０，３４１はいかなる直流バイアスも必要としない。第４の基本周波数交流接地点３４０，３４１は共振器のキャパシタを２つのキャパシタＣ３，Ｃ３’，Ｃ４，Ｃ４’に分割して作り出される。２つのキャパシタは等しいサイズである。
【００３６】
前記したように、異なる基本周波数交流接地点を一緒に結合することもでき、例えば、第１の差動発振器の第１の基本周波数交流接地点を第２の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点と結合することができる。しかしながら、これらのケースでは、例えば、振幅を一致させる等の特別な注意を払わなければならない。また、２対以上の基本周波数交流接地点を一緒に結合することもでき、例えば、第１の差動発振器の第１の基本周波数交流接地点を第２の差動発振器の第１の基本周波数交流接地点と結合し、第１の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点を第２の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点と結合することができる。また、３つ以上の差動発振器をそれらの各基本周波数交流接地点により一緒に結合することができる。
【００３７】
図４は本発明に従って一緒にスター構成に同期された、すなわち、各差動発振器４１０，４２０，４３０，４４０の基本周波数交流接地点４１２，４２２，４３２，４４２が一緒に４５０交流結合される４つの差動発振器４１０，４２０，４３０，４４０の例を示す。使用された基本周波数交流接地点がやはり直流バイアス型であれば、直流バイアス点４６２だけでなく直流バイアスインピーダンス４６０が必要となることがある。このようなスター構成では、８つの均一間隔の異なる位相を得ることができる。より多くのまたは少ない差動発振器をこのようなスター構成で一緒に周波数同期させることができる。差動発振器は同じ基本周波数交流接地点を２つ以上の他の差動発振器を交流結合するのに使用できることに注目されたい。
【００３８】
図５は本発明に従って直列構成で一緒に周波数同期される、すなわち、任意の差動発振器５１０，５２０，５３０，５４０が基本周波数交流接地点５１２，５１４，５２２，５２４，５３２，５３４，５４２，５４４により３つ以上の他の差動発振器５１０，５２０，５３０，５４０と一緒に交流結合されない４つの差動発振器５１０，５２０，５３０，５４０の例を示す。この例では、第１の差動発振器５１０の第２の基本周波数交流接地点５１４が第２の差動発振器５２０の第２の基本周波数交流接地点５２４と一緒に交流結合される５５１。第２の差動発振器５２０の第１の基本周波数交流接地点５２２は第３の差動発振器５３０の第１の基本周波数交流接地点５３２と一緒に交流結合される５５２。第３の差動発振器５３０の第２の基本周波数交流接地点５３４は第４の差動発振器５４０の第２の基本周波数交流接地点５４４と一緒に交流結合される５５３。対応する直流バイアス点５１６，５２６，５３６を有するオプショナルな直流バイアスインピーダンス５１５，５２５，５３５が図示されている。より多くのまたは少ない差動発振器をこのような直列構成で一緒に周波数同期させることができる。
【００３９】
本発明に従って一緒に結合されている全ての差動発振器が同じ周波数を有する必要はない。同じ周波数を有する２つ以上の差動発振器が一緒に結合される場合、好ましくは、それらは周波数だけが１０％程度以下異なるものでなければならない。しかしながら、本発明に従って、全てが基本周波数の倍数である基本周波数を有する差動発振器を一緒に周波数同期させることができる。
【００４０】
図６は本発明に従ったスター構成の多重周波数同期の第１の例を示す。対応する基本周波数交流接地点６１２，６３２を有する２つの差動発振器６１０，６３０はfoの基本周波数を有する。基本周波数交流接地点６１２，６３２を一緒に周波数同期させると６５０、共通点６５０において第１調波(2fo)が相殺され、この点６５０における残りの支配的周波数は基本周波数の４倍(4fo)となる。他の差動発振器６１０，６３０の周波数の２倍(2fo)で発振する差動発振器６２０は他の差動発振器６１０，６３０の基本周波数の４倍(4fo)である支配的周波数をその基本周波数交流接地点６２２に有する。この２倍周波数差動発振器に結合することにより、基本周波数交流接地点の支配的４倍周波数(4fo)は相殺され、その過程で差動発振器６１０，６２０，６３０の位相を調節する。結合点における支配的周波数は基本周波数(fo)の８倍(8fo)となり、それは使用できる効率的な周波数乗数である。異なる差動発振器６１０，６２０，６３０の基本周波数交流接地点における高調波周波数信号レベルの任意の差を調節するのに、恐らくはある種の信号レベル適応が必要とされることがある。使用される基本周波数交流接地点がやはり直流バイアス型である場合に必要とされることがある直流バイアス点６６２だけでなく直流バイアスインピーダンス６６０も例示されている。
【００４１】
図７は本発明に従ったスター構成の多重周波数同期の第２の例を示す。図６に関して前記したように、この例も基本的な(fo)基本周波数を有する２つの差動発振器７１０，７３０、および２倍基本周波数(2fo)を有する一つの差動発振器７２０を含んでいる。この例では、４倍基本周波数(4fo)を有する第４の差動発振器７４０も周波数同期される。全ての差動発振器がそれらの対応する基本周波数交流接地点７１２，７２２，７３２，７４２を含み、それらは単一点７５０において一緒に交流結合される。４倍周波数(4fo)差動発振器７４０はその基本周波数交流接地点７４２に基本周波数(fo)の８倍(8fo)の支配的周波数を有する。これは他の３つの差動発振器７１０，７２０，７３０からの支配的周波数と相殺され、基本周波数(fo)の１６倍(16fo)の支配的周波数が結合点７５０に残される。もちろん、所望によりこの周波数を使用することができる。使用される基本周波数交流接地点がやはり直流バイアス型である場合に必要とされることがある直流バイアス点７６２だけでなく直流バイアスインピーダンス７６０も例示されている。
【００４２】
通信システム内のビルディングブロックとしての本発明に従った発振器は、好ましくはいかなる外部部品も無しに好ましくは集積回路上に実現される。
【００４３】
本発明の基本原理は差動発振器の基本周波数交流接地点を互いに交流結合することにより差動発振器を互いに周波数同期させることである。それにより、任意の能動結合構成により消費電力を増加することなく、位相ノイズが低減され、直交位相出力が提供され、周波数逓倍が行われる。
【００４４】
本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で変更することができる。
【００４５】
図１-差動発振器の例
Ｃ１        第１のキャパシタ
Ｃ２        第２のキャパシタ
Ｃ３，Ｃ４  第３および第４のキャパシタ、その間に基本周波数交流接地点を作り出す２つのキャパシタ
Ｌ１，Ｌ２  第１および第２のインダクタ、基本的にはバイアスおよび基本周波数交流接地点用中央タップインダクタ
Ｒ１        第１の抵抗
Ｒ２        第２の抵抗
Ｒ３        第３の抵抗
Ｔ１        第１のトランジスタ
Ｔ２        第２のトランジスタ
１１０      基本周波数交流接地のバイアス点および第１の点
１２０      基本周波数交流接地のバイアス点および第２の点
１３０      基本周波数交流接地の第３の点
１４０      基本周波数交流接地の第４の点
１５０      基本周波数交流接地のバイアス点および第５の点
【００４６】
図２  本発明に従った２つの差動発振器の基本的同期
Ｃ１        第１の差動発振器の第１のキャパシタ
Ｃ１’      第２の差動発振器の第１のキャパシタ
Ｃ２        第１の差動発振器の第２のキャパシタ
Ｃ２’      第２の差動発振器の第２のキャパシタ
Ｃ３，Ｃ４  第１の差動発振器の第３および第４のキャパシタ、その間に基本周波数交流接地点を作り出す２つのキャパシタ
Ｃ３’，Ｃ４’  第２の差動発振器の第３および第４のキャパシタ、その間に基本周波数交流接地点を作り出す２つのキャパシタ
Ｌ１，Ｌ２  第１の差動発振器の第１および第２のインダクタ、基本的にはバイアスおよび基本周波数交流接地点用中央タップインダクタ
Ｌ１’，Ｌ２’  第２の差動発振器の第１および第２のインダクタ、基本的にはバイアスおよび基本周波数交流接地点用中央タップインダクタ
Ｒ１        第１の差動発振器の第１の抵抗
Ｒ１’      第２の差動発振器の第１の抵抗
Ｒ２        第１の差動発振器の第２の抵抗
Ｒ２’      第２の差動発振器の第２の抵抗
Ｒ３        第１の差動発振器の第３の抵抗
Ｒ３’      第２の差動発振器の第３の抵抗
Ｔ１        第１の差動発振器の第１のトランジスタ
Ｔ１’      第２の差動発振器の第１のトランジスタ
Ｔ２        第１の差動発振器の第２のトランジスタ
Ｔ２’      第２の差動発振器の第２のトランジスタ
２１０      第１の差動発振器のバイアス点および第１の基本周波数交流接地点
２１１      第２の差動発振器のバイアス点および第１の基本周波数交流接地点
２２０      第１の差動発振器のバイアス点および第２の基本周波数交流接地点
２２１      第２の差動発振器のバイアス点および第２の基本周波数交流接地点
２３０      第１の差動発振器の第３の基本周波数交流接地点
２３１      第２の差動発振器の第３の基本周波数交流接地点
２４０      第１の差動発振器の第４の基本周波数交流接地点
２４１      第２の差動発振器の第４の基本周波数交流接地点
２５０      第１の差動発振器バイアス点および第５の基本周波数交流接地点
２５１      第２の差動発振器のバイアス点および第５の基本周波数交流接地点
２７０      第１および第２の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点に対するバイアス点
２７１      高交流インピーダンスおよび低直流インピーダンス素子
２９０      第１の差動発振器の第２の基本交流接地点と第２の差動発振器の第２の基本交流接地点との間の交流結合素子
【００４７】
図３Ａ-３Ｃ、本発明に従った同期差動発振器の適切な実施例
Ｃ１        第１の差動発振器の第１のキャパシタ
Ｃ１’      第２の差動発振器の第１のキャパシタ
Ｃ２        第１の差動発振器の第２のキャパシタ
Ｃ２’      第２の差動発振器の第２のキャパシタ
Ｃ３，Ｃ４  第１の差動発振器の第３および第４のキャパシタ、その間に基本周波数交流接地点を作り出す２つのキャパシタ
Ｃ３’，Ｃ４’  第２の差動発振器の第３および第４のキャパシタ、その間に基本周波数交流接地点を作り出す２つのキャパシタ
Ｌ１，Ｌ２  第１の差動発振器の第１および第２のインダクタ、基本的には基本周波数交流接地点をバイアスする中央タップインダクタ
Ｌ１’，Ｌ２’  第２の差動発振器の第１および第２のインダクタ、基本的には基本周波数交流接地点をバイアスする中央タップインダクタ
Ｒ１        第１の差動発振器の第１の抵抗
Ｒ１’      第２の差動発振器の第１の抵抗
Ｒ２        第１の差動発振器の第２の抵抗
Ｒ２’      第２の差動発振器の第２の抵抗
Ｒ３        第１の差動発振器の第３の抵抗
Ｒ３’      第２の差動発振器の第３の抵抗
Ｔ１        第１の差動発振器の第１のトランジスタ
Ｔ１’      第２の差動発振器の第１のトランジスタ
Ｔ２        第１の差動発振器の第２のトランジスタ
Ｔ２’      第２の差動発振器の第２のトランジスタ
３１０      第１の差動発振器のバイアス点および第１の基本周波数交流接地点
３１１      第２の差動発振器のバイアス点および第１の基本周波数交流接地点
３２０      第１の差動発振器のバイアス点および第２の基本周波数交流接地点
３２１      第２の差動発振器のバイアス点および第２の基本周波数交流接地点
３３０      第１の差動発振器の第３の基本周波数交流接地点
３３１      第２の差動発振器の第３の基本周波数交流接地点
３４０      第１の差動発振器の第４の基本周波数交流接地点
３４１      第２の差動発振器の第４の基本周波数交流接地点
３５０      第１の差動発振器のバイアス点および第５の基本周波数交流接地点
３５１      第２の差動発振器のバイアス点および第５の基本周波数交流接地点
３７０      第１および第２の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点に対するバイアス点
３７３      バイアスインダクタ
３９３      交流結合素子、キャパシタ
【００４８】
図４、本発明に従って一緒にスター構成に同期された４つの差動発振器の例
４１０      第１の差動発振器
４１２      第１の差動発振器の基本周波数交流接地点
４２０      第２の差動発振器
４２２      第２の差動発振器の基本周波数交流接地点
４３０      第３の差動発振器
４３２      第３の差動発振器の基本周波数交流接地点
４４０      第４の差動発振器
４４２      第４の差動発振器の基本周波数交流接地点
４５０      基本周波数交流接地点の共通結合点
４６０      それに応じて使用される基本周波数交流接地点が決まるオプショナルなバイアスインピーダンス、高交流インピーダンスおよび低直流インピーダンス
４６２      基本周波数交流接地点のオプショナルなバイアス点
【００４９】
図５、本発明に従って一緒に直列構成に同期された４つの差動発振器の例
５１０      第１の差動発振器
５１２      第１の差動発振器の第１の基本周波数交流接地点
５１４      第１の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点
５１５      それに応じて第１および第２の差動発振器を結合するのに使用される基本周波数交流接地点が決まるオプショナルなバイアスインピーダンス、高交流インピーダンスおよび低直流インピーダンス
５１６      第１および第２の差動発振器を結合するのに使用される基本周波数交流接地点のオプショナルなバイアス点
５２０      第２の差動発振器
５２２      第２の差動発振器の第１の基本周波数交流接地点
５２４      第２の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点
５２５      それに応じて第２および第３の差動発振器を結合するのに使用される基本周波数交流接地点が決まるオプショナルなバイアスインピーダンス、高交流インピーダンスおよび低直流インピーダンス
５２６      第２および第３の差動発振器を結合するのに使用される基本周波数交流接地点のオプショナルなバイアス点
５３０      第３の差動発振器
５３２      第３の差動発振器の第１の基本周波数交流接地点
５３４      第３の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点
５３５      それに応じて第３および第４の差動発振器を結合するのに使用される基本周波数交流接地点が決まるオプショナルなバイアスインピーダンス、高交流インピーダンスおよび低直流インピーダンス
５３６      第３および第４の差動発振器を結合するのに使用される基本周波数交流接地点のオプショナルなバイアス点
５４０      第４の差動発振器
５４２      第４の差動発振器の第１の基本周波数交流接地点
５４４      第４の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点
５５１      第１の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点および第２の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点の共通結合点
５５２      第２の差動発振器の第１の基本周波数交流接地点および第３の差動発振器の第１の基本周波数交流接地点の共通結合点
５５３      第３の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点および第４の差動発振器の第２の基本周波数交流接地点の共通結合点
【００５０】
図６、本発明に従ったスター構成多重周波数同期の第１の例
６１０      基本周波数としてfoを有する第１の差動発振器
６１２      第１の差動発振器の基本周波数交流接地点
６２０      基本周波数として2foを有する第２の差動発振器
６２２      第２の差動発振器の基本周波数交流接地点
６３０      基本周波数としてfoを有する第３の差動発振器
６３２      第３の差動発振器の基本周波数交流接地点
６５０      基本周波数交流接地点の共通結合点
６６０      それに応じて使用される基本周波数交流接地点が決まるオプショナルなバイアスインピーダンス、高交流インピーダンスおよび低直流インピーダンス
６６２      基本周波数交流接地点のオプショナルなバイアス点
【００５１】
図７、本発明に従ったスター構成多重周波数同期の第２の例
７１０      基本周波数としてfoを有する第１の差動発振器
７１２      第１の差動発振器の基本周波数交流接地点
７２０      基本周波数として2foを有する第２の差動発振器
７２２      第２の差動発振器の基本周波数交流接地点
７３０      基本周波数としてfoを有する第３の差動発振器
７３２      第３の差動発振器の基本周波数交流接地点
７４０      基本周波数として4foを有する第４の差動発振器
７４２      第４の差動発振器の基本周波数交流接地点
７５０      基本周波数交流接地点の共通結合点
７６０      それに応じて使用される基本周波数交流接地点が決まるオプショナルなバイアスインピーダンス、高交流インピーダンスおよび低直流インピーダンス
７６２      基本周波数交流接地点のオプショナルなバイアス点
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】差動発振器の回路図を示す。
【図２】本発明に従った一つの基本的実施例に従って一緒に結合される２つの差動発振器の回路図を示す。
【図３Ａ】本発明に従った異なる実施例に従って一緒に結合される２つの差動発振器の回路図を示す。
【図３Ｂ】本発明に従った異なる実施例に従って一緒に結合される２つの差動発振器の回路図を示す。
【図３Ｃ】本発明に従った異なる実施例に従って一緒に結合される２つの差動発振器の回路図を示す。
【図４】本発明に従って、スター構成で一緒に結合される４つの差動発振器のブロック図を示す。
【図５】本発明に従って、直列構成で一緒に結合される４つの差動発振器のブロック図を示す。
【図６】本発明に従って、一緒に結合される３つの差動発振器のブロック図を示す。
【図７】本発明に従って、一緒に結合される４つの差動発振器のブロック図を示す。
【国際公開パンフレット】
2004534468.tif 000003
2004534468.tif 000004
2004534468.tif 000005
2004534468.tif 000006
2004534468.tif 000007
2004534468.tif 000008
2004534468.tif 000009
2004534468.tif 000010
2004534468.tif 000011
2004534468.tif 000012
2004534468.tif 000013
2004534468.tif 000014
2004534468.tif 000015
2004534468.tif 000016
2004534468.tif 000017
2004534468.tif 000018
2004534468.tif 000019
2004534468.tif 000020
2004534468.tif 000021
2004534468.tif 000022
2004534468.tif 000023
2004534468.tif 000024
2004534468.tif 000025
2004534468.tif 000026
2004534468.tif 000027
2004534468.tif 000028
2004534468.tif 000029
2004534468.tif 000030
2004534468.tif 000031
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2004534468.tif 000034
2004534468.tif 000035
2004534468.tif 000036
2004534468.tif 000037
2004534468.tif 000038
2004534468.tif 000039
【国際調査報告】
2004534468.tif 000040
2004534468.tif 000041