频率发生器电路
专利汇可以提供频率发生器电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且使用相同 电路 单元(可取地为一个变容 二极管 )的一种 频率 发生器电路,用以实现参量 分频器 功能,并使用频率调节单元以供 振荡器 用来激励参量分频器。 变容二极管 可取地在对应于所需频率调节范围的一个所需的偏置 电压 范围内,具有平坦的γ特性(γ值优选地大于2)。，下面是频率发生器电路专利的具体信息内容。
1.一种频率发生器电路，包含有一个振荡器、一个与该振荡器关联的频率调节单元，以及一个具有分频单元的参量分频器，其中，振荡器的工作如同一个参量分频器的激励源，而频率调节单元的工作也如同所述的分频单元。
2.如权利要求1的电路，其中，分频单元的工作如同一个负电阻单元。
3.如权利要求2的电路，其中，分频单元是一个变容二极管。
4.如权利要求3的电路，包含有一个连接至变容二极管上的偏置装置(26)，以提供一个偏置电压，在一个预定的所述偏置电压范围内该变容二极管具有一个实质上恒定的γ值，该预定的偏置电压范围对应于一个预定的频率调节范围。
5.如权利要求4的电路，其中，所述γ值大约大于等于2。
6.如前述要求中任一个权利要求的电路，包含有一个谐振装置，用以建立振荡器的一个工作频率。
7.如权利要求6的电路，其中，谐振装置是一个介质谐振器。
8.如权利要求6的电路，其中，谐振装置是一个环形谐振器。
9.如权利要求6-8中任一个权利要求的电路，其中，振荡器提供出一个激励信号，其幅度大到可使分频单元足以变成一个负电阻而产生出一种参量效应，与此同时，容许谐振器与振荡器之间以及谐振器与分频单元之间的耦合为松耦合。
10.如权利要求9的电路，其中，振荡器是一个负电阻器件。
11.如权利要求10的电路，其中，该负电阻器件具有一个正的反射系数，数值大约大于等于10dB。
频率发生器电路
本发明所属技术领域本发明涉及包含有一个参量分频器的频率发生器电路。
发明背景应用于锁相环路(PLL)中的振荡器往往需要一个分频器部分，以将输入频率减小至能够由鉴相器处理的一个频率值上。工作于参量原理上的一个分频器的例子在1996年10月31日公开的德国专利DE19529529中有描述，它是Robert Bosch(股份有限)公司提出的，并示明于图1中。图1上，关键元件是变容二极管10，它起一个非线性电抗的作用。二极管10的上游有一个输入滤波器11，它是一个高通滤波器，调谐于输入信号E的频率上，它又起阻抗变换器的作用，使电路输入端上的线路阻抗与二极管10的低输入阻抗相匹配。二极管10的下游有一个输出滤波器12，它是一个低通滤波器，调谐于输出信号A的分频频率上，它又起一个阻抗变换器的作用，其匹配作用与输入滤波器11的意义相反。二极管10的偏置网络中包含一个L-C电路13，偏置电压UV通过该网络馈至二极管10上。电阻R给出阻尼作用，所以能量并未由L-C网络吸收，在那里不会发生不希望的振荡。
变容二极管10具有的电容-电压特性由下面的表达式给出：C=C0(1+Uφ)γ]]>式中，U为二极管上施加的电压，C0为U＝0时的二极管电容量，φ为二极管的内部接触压降(忽略串接损耗电阻)，γ是各二极管10的物理特性所确定的一个指数。为了确保二极管10工作在参量状态下，不消耗不适当的激励功率，二极管10需在其电容-电压特性曲线的至少一部分上具有大的γ值。图2上示明了γ值与所施加电压U之间一种典型的γ特性曲线。在此特定的场合下，对二极管10加上偏置，使它工作在由电压值UV所确定的区域内，而在该UV电压点上的γ值最大。
虽然，此已知电路例如能够在很低的相位噪声下提供出分频功能，但考虑到它还必须结合以具有某种形式的附加的频率调节装置，这将会涉及许多开支问题。
发明概述按照本发明，提供出一种如权利要求1中述及的频率发生器电路。该电路的其它有利的实现法给出在权利要求书的其它从属权项中。
附图简述现在，参考附图，通过例子来说明本发明的实施例。附图中：图1是一种先有技术分频器布置的电路图；图2的曲线示明典型变容二极管的γ值与电压值间的变化关系；图3示明按照本发明之振荡器电路的第一实施例；图4是适合应用于本发明中的一种变容二极管的γ值与偏压间的曲线图；图5、6、7和8示明按照本发明之振荡器电路第二实施例的第一、第二、第三和第四实现法。
参考图3，它示明本发明的第一实施例，其中，由陶瓷圆片构成的一个介质谐振器20的一个侧面上有微带21，该微带21的一端有一个振荡器装置22，例如是所示明的一个FET管或者一个单片集成振荡器电路，微带21的另一端通过一个匹配阻抗23接地，而介质谐振器20的另一侧面上有第二个微带24，其一端通过变容二极管25终接到地，其另一端未终接，但可由存在的微调布置27作出微调。如图所示，微调布置27中可包含一串由细导线连接起来的线条部分，或是包含一个连续部分，它由可方便地用激光修整的溅射镀金薄膜组成；与之不同，微带24的其余部分有厚得多的电镀镀金层。偏压UDC通过L-C偏置网络26作用到变容二极管25上。振荡器晶体管22依靠其具有一个正的反射系数|S11|＞1而工作在负电阻状态下。
该电路中，变容二极管25的作用不仅是一个参量分频器，而且是振荡器布置20、21、22的一个频率调节元件；作为参量分频器，它需要加上偏置，象图1中的情况那样使其工作在γ值最大或适当地高的状态下。为此，变容二极管25在它的工作电压范围内应当理想地具有实质上平坦的γ特性，而不同于图2中那样明显具有显著的峰顶特性。此种可取的平坦特性示明于图4中，从图中可以看出，可以使用ΔUDC的偏压变动范围来改变变容二极管25的电容量，由此微调振荡器电路的工作频率。能容许偏压变动有较宽的范围，但这会造成γ的平均值较低，从而减小激励效率。使用恒定γ值大于2的二极管时可以给出基本线性的频率调节效应，并且振荡器布置可以有低的激励功耗。
振荡器在频率F上驱动(“激励”)二极管25，由于二极管的非线性电容-电压特性，这使得在分谐波分频器频率上引起二极管的负阻效应。当此负电阻值大于二极管25的正值损耗电阻时，只要微带24的尺寸合适，二极管25将在该分谐波频率(分频系数2、3、4、……)上振荡。微带24的长度决定了变容二极管调谐特性曲线的斜率以及分频比，对于微带长度而言适用下面的关系式：Ltotal=Lmin+nλ2]]>式中，Ltotal为微带总长度，Lmin为最小长度，λ为激励频率F上的波长，n为分频比。Lmin不能够以分析方式容易地求解出，因为它依随于许多参数，主要是寄生参数，诸如二极管的电容量和γ系数、基底的厚度、耦合线24的宽度以及关联的杂散电容。由于对此没有设计公式，所以Lmin必须依靠广泛的仿真来确定，并在此场合下，要在激励频率F上得到线性调谐的特性与在分频频率上得到负阻效应的特性之间，作出满意的折中兼顾。
在振荡器装置22的输出端28或者后续的电路上，可以得到分频的频率(例如F/2)，并连同激励频率F；不过，由于谐振器20的滤波作用以及或许上述的后续电路的作用，激励频率F受到很强的衰减，因而其信号微弱。尽管如此，激励频率F仍然能从输出端28上得到，并被放大。另一种措施是在邻近微带24处提供出一个耦合元件29，该耦合元件29的一端通过一个匹配阻抗30接地，其另一端上可有F/2的输出变容二极管的参量运行依赖于提供以足够高的激励信号幅度来驱动变容二极管。为了做到这一点，在本发明的一种优选形式中，振荡器元件(例如是FET)工作成一个高的负电阻，例如|S11|＝+10dB。这转而容许谐振器20与微带21和24间只需松的耦合，故可增大加载的谐振器的Q因数，结果是在谐振器中存储的较大能量于在变容二极管上给出较高的高频电压幅度。此外，由于振荡器和谐振器与分频器输出29之间的耦合比较弱，包含有部件24、25和27的变容二极管谐振电路能够与该电路的其余部分很好地隔离开。
在本发明的第二实施例中，介质谐振器由一个环形谐振器取代(参见图5)。在图5示明的布置中，谐振机制的主要差别仅由下列因素决定：介质谐振器的场合下，介质圆盘的直径和厚度是上面的电路板上确定谐振频率的因素，而在环形谐振器的场合下，导电环40的直径是控制因素。
第二实施例的三种不同的实现方式示明于图6、7和8中(为简明起见，图7和图8中省略了谐振器及相关的变容二极管部件)。所有三种实现方式中，谐振器圆周设计成在波长上是分频系数n的一个整数倍m，也即当n＝2时，直径为2mλ。(图5的情况下，这里假定，圆周长度为λ、2λ、3λ等。)现在的情况是这样的，谐振中，环形谐振器不仅谐振在频率F上，还谐振在频率F/2上，分频的信号(频率F/2)从变容二极管网络上经过其耦合线41和谐振器40耦合至有源振荡器装置22的耦合线42上。该振荡器装置22同时放大分频的信号和激励频率信号，两个信号均可在输出端28上得到。分频信号的耦合输出可以如图6中所示地发生，其中，类似于图3中的耦合线29，耦合线43能够以松耦合的关系放置在耦合线42的邻旁，或者如图7中所示，其中，耦合线43耦合出FET(或是类同的器件)级22的输出28(在此场合下，耦合线43可以有利地耦合出分频信号的已放大信号)，或者如图8中所示，其中，输出端28上的信号自双工器44上取出，该双工器44可将各个信号分离开。图8的布置比之图6或图7的布置能做到较小的损耗，而所有这三种布置又有着共同的优点，可抽取得到的信号功率比图3或图5的要高得多。
依靠上述技术，除了有能力提供出整数的分频系数外，还可能产生出奇数的非整数分频系数，例如1.5、3.5等分频系数。做到这一点，是通过使整数分频的分谐波分频频率与振荡器(激励)频率进行混频来实现的。
上面说明了一种频率发生器，它具有参量分频器和频率调节装置，这是基于仅仅应用一个器件来实现分频和频率调节两种功能的。由于这一点，以及不需要包括有输入滤波器和输出滤波器两者，本频率发生器比之制作先有技术的频率发生器能更为经济。它还能够在十分高的频率(＞20GHz)上提供出分频功能，从而在工作于30GHz以上频率的PLL电路中也可实施本发明。
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