諧振器布置的製作方法

2023-05-14 09:21:21 4

專利名稱：諧振器布置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種諧振器布置和一種諧振器調諧方法。
諧振器在製造過程中會有某些製造波動。此外，在運行中出現老化-和溫度波動。這都導致一個在電路中所用的電路諧振器的頻率狀況一般不能準確地符合製造的預定指標，而且還會隨時間的流逝而發生變化。
恰恰對於諸如行動電話和其它移動終端設備的現代電信裝置，採用一個具有儘可能精確預定頻率狀況的電路諧振器是有決定性意義的。這更適用於日益現代化的、只能以特別精確方式工作的濾波器實現的直接轉換方法。
對於上述使用範圍的濾波器，至今使用的是表面波器件形式的諧振器。這些已經公知的諧振器有，例如DE 198 60 058 C1、EP 0 746 775B1、EP 0 655 701 B1、EP 0 651 344 B1、EP 0619 906 B1、US 5 691698、US 5 841 214、US 5 966 008、US 5 910 779、US 6 029 324和US 6 084 503。它們尤其以具有較高的時間穩定性而聞名。
遺憾的是，這些表面波器件不能用半導體技術進行集成，這就是必須謀求混合電路解決方案的原因。為了擺脫這些混合電路解決方案，已知的有至少能製造部分CMOS-兼容的FBAR(Film Bulk AcousticResonator)。然而，從製造技術上沒有掌握所要求的頻率精度，致使不能批量生產和降低成本。
本發明的任務在於，提出一種諧振器布置和一種諧振器調諧方法，以補償諧振器的製造波動、溫度波動和老化波動。此外，諧振器布置和諧振器調諧方法尤其要適用於微結構化和集成器件。
該任務通過具有獨立權利要求特徵的一種諧振器布置和諧振器調諧方法來解決。
本發明首先以這樣的認識為出發點，即不用確定特性的、尤其是預定頻率狀況的諧振器，而是採用可調諧的諧振器。這些諧振器確切地說按照初看起來不太適合解決預定的任務，因為它們一般具有更大的製造波動、溫度波動和老化波動。然而通過本發明的諧振器布置和諧振器調諧方法，能使得上述缺點得到克服。
按照諧振器的配置，除了本身的電路諧振器外，還使用一個基準諧振器。基準諧振器和電路諧振器都是可調諧的。其思路是，基準諧振器和電路諧振器具有大約相同的製造波動、溫度波動和老化波動。將基準諧振器調諧一個調諧量，使得其諧振器值對應一個預定的基準值。作為諧振器值或預定的基準值，尤其要考慮的是頻率狀況。
據此去調諧電路諧振器，此時，把基準諧振器的調節量用作調諧電路諧振器的量度。
特別有利的是用一個振蕩迴路實現本發明。為了補償製造波動、溫度波動和老化波動，將基準諧振器布置在一個振蕩迴路中，其中，該基準諧振器是決定振蕩迴路頻率的器件。如果振蕩迴路頻率與一個預定的基準頻率相一致，那麼可以肯定，基準諧振器具有所希望的電氣值。
為使振蕩迴路頻率大致與基準頻率相一致，通過用基準諧振器的調節量調諧基準諧振器的裝置，將基準諧振器相應地進行調諧。基準諧振器的調節量就用作調諧電路諧振器的量度。電路諧振器從而可以根據基準諧振器的調節量來調諧。
如果基準諧振器和電路諧振器相同，而且它們的電氣值相同，則在最簡單情況下，基準諧振器的調節量對應於電路諧振器的調節量，以該調節量將電路諧振器調諧到基準諧振器的電氣值。但可以設想更加複雜的關係，比方說如有意識地使基準諧振器和電路諧振器相互失諧，或者把調諧基準諧振器的裝置設計成與調諧電路諧振器的裝置不同。更主要的思路是，把基準諧振器的調節特性，尤其是為此所用的基準諧振器的調節量用作信息源，以便將電路諧振器調整到所希望的電氣值。在這種情況下，電路諧振器保持不受測量其電氣值的裝置影響，並能因此獨立地應用於任何電路中。
正確調諧基準諧振器尤其可按照以下方式進行將基準諧振器布置在一個振蕩迴路中，諧振器布置擁有將振蕩迴路頻率與基準頻率進行比較的裝置。對於基準諧振器的參考值，針對振蕩迴路頻率產生一個基準頻率。如果用調諧基準諧振器的裝置將可調諧基準諧振器調整到使振蕩迴路頻率大致對應於基準頻率，則可調諧諧振器的諧振器值大約等於預定的參考值。
如果電路諧振器布置在一個濾波器電路中，則諧振器布置可用於所有可以設想的濾波器目的。諧振器布置能布置在一個移動終端設備中，尤其是在行動電話中。
還有可能將多個基準諧振器和/或電路諧振器應用在所述諧振器布置中，此時可以給每個電路諧振器分配一個自己的基準諧振器，或多個電路諧振器屬於同一個基準諧振器。
如果諧振器布置擁有一個第二可調諧的電路諧振器，則將該電路諧振器和第二電路諧振器布置在一個梯形濾波器中，其中電路諧振器之一與有用信號串聯，而另一個在並聯電路中接地。通過這種布置，也可用單門電路實現一個帶通濾波器。在需要時能將第二電路諧振器相對電路諧振器失諧。
諧振器布置最好採用微結構化和/或集成化的器件設計。基準諧振器和/或電路諧振器，只要它們以充分的方式可調諧，就可以特別優良地被實施為表面波器件(OFW-器件)、體波器件(FBAR)和/或薄膜振子。
按照基本設想，即基準諧振器和電路諧振器有大約相同的製造波動、溫度波動和老化波動，尤其有利的是將它們用相同的晶片製造。在這種情況下，不要將基準諧振器和電路諧振器在製造完成之後就分開，因為恰恰因此確保諧振器之間有個特別好的熱連接。另外有利的是諧振器布置擁有使基準諧振器與電路諧振器之間相互熱連接的裝置。為了使連接路徑儘量的短而且基準諧振器與電路諧振器之間的溫度差儘量的小，將基準諧振器和電路諧振器相鄰布置。
振蕩迴路在電路諧振器及其所屬電路上的串音會產生問題。為了避免這些問題，可以使振蕩迴路時間不連續地運行，此時一旦在其中布置有電路諧振器的電路成為有源的，就要關閉振蕩迴路。
另外可以阻止串音，此時振蕩迴路頻率處於其中設有電路諧振器的濾波器電路的有用帶寬之外。
如果諧振器布置擁有為調節和/或產生一個電路頻率信號的調節裝置，它與濾波器電路的輸出信號混合，那麼最終能將調節裝置作為第三種選擇設計成，通過調節裝置也可調諧振蕩迴路頻率。尤其可以擁有一個振蕩器，將該振蕩器設計成，使它也作為其中產生電路頻率信號電路的振蕩器使用。這種選擇尤其可以與直接轉換方法關聯地使用。這種運行模式的一大優點是不需要附加的部件。
所列舉的特徵既可與諧振器布置關聯地使用，也可與諧振器調諧方法關聯地使用。
本發明的其他主要特徵和優點，用一個實施例的圖示說明。


圖1示出的是一個諧振器布置。
在圖1中示出一個帶有天線2的諧振器布置1，經過天線接收一個高頻信號並饋送到諧振器布置1的輸入端3。所述高頻信號尤其是一個按照GSM-標準或UMTS-標準的移動無線電信號、一個按照藍牙標準的信號或一個其它用於傳輸信息的數字或模擬信號。
在諧振器布置的輸入端3設置有一個濾波器4，它包含有一個可調諧的電路諧振器5和一個第二可調諧的電路諧振器6。濾波器4被構建為梯形濾波器，在其中電路諧振器5串聯在高頻信號路徑，而第二電路諧振器6在通向信號路徑的並聯電路中接地。經過濾波的高頻信號作為濾波器電路的輸出信號在濾波器輸出端7離開濾波器，在混頻器8中與由振蕩器9產生的振蕩器信號混合成一個中間頻率信號。在振蕩器信號從振蕩器9先經過緩衝放大器10然後到達混頻器8。
把振蕩器9實施為電壓控制振蕩器(Voltage ControlOszillator，VCO)。它與一個基準諧振器11一起布置在一個振蕩迴路中。基準諧振器11被集成在一個鎖相環(PLL)中。為此，將振蕩迴路信號經過可編程的分頻器12傳輸給相位比較器13。經過一個尤其是作為穩定體積振蕩器，其最好被實施為石英的比較頻率發生器15和一個可編程的分頻器16，將一個比較頻率傳輸到相位比較器13上，在其輸出端有從低通14濾波器提供的調節量UR供基準諧振器11支配。從而確保了基準諧振器11擁有它預定的參考值。
振蕩迴路信號經過一個A/D-轉換器17被饋送到一個微控制18。微控制器18。利用基準諧振器11的調節量UR作調諧可調諧電路諧振器5的量度。為此，根據基準諧振器11的調節量UR計算可調諧電路諧振器5的調節量US1，調節量US1按照規定通過微控制器18被D/A-轉換器轉換並應用到可調諧電路諧振器5上。
以類似方式，通過一個另外的D/A-轉換器，根據基準諧振器11的調節量UR生成第二電路諧振器6的調節量US2。
第二電路諧振器6相對於電路諧振器5略有失諧，以便確保濾波器4的帶通功能。對於電路諧振器5和第二電路諧振器6完全相同的情況，還將第二電路諧振器6的調節量US2應用到第二電路諧振器6上，它與在電路諧振器5上使用的電路諧振器5的調節量US1有偏差。
但是對於簡單應用的情況也可以放棄微控制器18和變換器17、19和20，此時將相同的調節量URUS2和US1應用到所有的諧振器上。此外可以考慮將調節量UR、US1和US2例如經過一個分壓器置於一個所希望的、固定的比例。
基準諧振器11、電路諧振器5和第二電路諧振器6位於晶片21上並通過它相互熱連接。
通過電路諧振器5的調節量US1和第二電路諧振器6的調節量US2以及這些調節量相互之間的比例，能調整濾波器4的帶寬和/或中心頻率。
微控制器18能通過一個固定的數學關係，根據基準諧振器11的調節量UR計算電路諧振器5調節量US1和第二電路諧振器6調節量US2。但是在此也可設想使用神經網絡。
可能出現的問題是基準諧振器11與濾波器4的電路諧振器5、6之間的絕緣。振蕩器9與濾波器4之間的串音可通過下列調節運行模式避開a)如果振蕩器9工作在濾波器4的有用帶寬之內，則以相對於濾波器4的有源的時間段在時間上偏移的方式確定基準諧振器11的調節量UR。如果對於諧振器布置1涉及的是一個行動電話的、在接收支路中作為濾波器使用的一個諧振器布置，則例如可將發送窗口用于振蕩迴路運行。在充分利用諧振器布置1的短時穩定性情況下，將電路諧振器5、6的調節量US1和US2保持在接收窗口中，並在此時間將振蕩器9關閉。
b)振蕩器9總是工作在濾波器4的有用帶寬之外。當諧振器的調諧特性曲線處於已知的上升狀態時，電路諧振器的當前調節量US1和US2將為電路諧振器5、6外推。
振蕩器9同時被用作發送-/接收電路的局部振蕩器(LO)，在發送-/接收電路中布置有電路諧振器5。恰恰在直接轉換方法時，局部振蕩器的工作頻率位於接收頻率附近或在接收頻率處(真正的直接轉換或Low-IF)。這種運行模式的一個最大優點是不需要附加的部件。附加的控制功能從已有的微控制器18中獲得。
權利要求
1.諧振器布置，所述諧振器布置具有-一個可調諧的基準諧振器(11)，-藉助於基準諧振器(11)的調節量(UR)把基準諧振器(11)調諧到一個基準值的裝置(13、14)，-一個可調諧的電路諧振器(5)和-調諧電路諧振器(5)的裝置(18、19)，其中把調諧電路諧振器(5)的裝置(18、19)設計成，可把基準諧振器(11)的調節量(UR)用作調諧電路諧振器(5)的量度。
2.如權利要求1的諧振器布置，其特徵在於-基準諧振器(11)布置在一個振蕩迴路(9、11)中，-諧振器布置(1)擁有將振蕩迴路頻率與一個基準頻率比較的裝置(13)，和-把藉助於基準諧振器(11)的調節量(UR)調諧基準諧振器(11)的裝置(13、14)設計成通過調諧基準諧振器(11)可將振蕩迴路頻率調整到所述基準頻率。
3.根據至少上述權利要求之一的諧振器布置，其特徵在於把電路諧振器(5)布置在一個濾波器(4)中。
4.根據至少上述權利要求之一的諧振器布置，其特徵在於諧振器布置擁有至少一個第二可調諧電路諧振器(6)。
5.根據至少權利要求4的諧振器布置，其特徵在於電路諧振器(5、6)相互間是失諧的。
6.根據至少權利要求3和4的諧振器布置，其特徵在於電路諧振器(5、6)布置在一個梯形濾波器(4)中。
7.根據至少上述權利要求之一的諧振器布置，其特徵在於基準諧振器(11)和/或電路諧振器(5)被設計為表面波器件、體波器件和/或薄膜振子。
8.根據至少上述權利要求之一的諧振器布置，其特徵在於基準諧振器(5)和電路諧振器(6)源自同一晶片(21)。
9.根據至少上述權利要求之一的諧振器布置，其特徵在於基準諧振器(11)和電路諧振器(5)被相鄰安置。
10.根據至少上述權利要求之一的諧振器布置，其特徵在於諧振器布置(1)擁有將基準諧振器和電路諧振器熱耦合的裝置(21)。
11.根據至少權利要求2的諧振器布置，其特徵在于振蕩迴路(9、11)可以在時間上不連續地運行。
12.根據至少上述權利要求之一的諧振器布置，其特徵在於電路諧振器(5)被布置在一個發送-和/或接收電路中。
13.根據至少權利要求11和12的諧振器布置，其特徵在於只要一個發送-和/或接收電路進行發送和/或接收，振蕩迴路(9、11)就可關斷。
14.根據至少權利要求3的諧振器布置，其特徵在于振蕩迴路頻率位於濾波器(4)的有用帶寬之外。
15.根據至少權利要求2的諧振器布置，其特徵在於諧振器布置擁有調節裝置，所述調節裝置調節一個與濾波器電路輸出信號混合的電路頻率信號；把該調節裝置設計成通過它也可調諧振蕩迴路頻率。
16.根據至少權利要求2的諧振器布置，其特徵在于振蕩迴路(9、11)擁有一個振蕩器(9)，把振蕩器(9)設置成使它也作為用於一個在其中產生電路頻率信號的電路振蕩器(9)。
17.諧振器調諧方法，其中-藉助於基準諧振器(11)的一個調節量(UR)將一個可調諧的基準諧振器(11)調諧到一個基準頻率值，和將基準諧振器(11)的調節量(UR)用作調諧至少一個可調諧的電路諧振器(6)的量度。
全文摘要
本發明涉及一種諧振器布置和一種諧振器調諧方法。上述諧振器布置，包括至少一個可調諧的基準諧振器、用基準諧振器的一個調節量將基準諧振器調諧到一個參考值的裝置、至少一個可調諧的電路諧振器和調諧電路諧振器的裝置。把調諧電路諧振器的裝置設計成，可把基準諧振器的調節量用作調諧電路諧振器的量度。
文檔編號H03J3/08GK1466814SQ01816235
公開日2004年1月7日 申請日期2001年9月20日 優先權日2000年9月25日
發明者T·奧斯特塔格, C·科爾登, W·魯伊萊, T 奧斯特塔格, 晾 申請人:西門子公司