專利名稱：頻率調(diào)制器及使用其的調(diào)頻發(fā)送電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用PLL(Phase Locked Loop鎖相環(huán))的直接調(diào)制型的頻率調(diào)制器。
背景技術(shù)：
在調(diào)頻廣播或車輛用音頻中使用基于要發(fā)送的音頻信號(hào)(調(diào)制信號(hào))而生成頻率被調(diào)制的被調(diào)制信號(hào)的頻率調(diào)制器。例如，在專利文獻(xiàn)1中公開了由電壓控制振蕩器(以下，稱為VCO)、分頻器、相位比較器、環(huán)路濾波器而構(gòu)成PLL，在VCO的輸入信號(hào)疊加作為調(diào)制信號(hào)的音頻信號(hào)的直接調(diào)制型的頻率調(diào)制器。
如專利文獻(xiàn)1中公開的那樣，在現(xiàn)有的直接調(diào)制型的頻率調(diào)制器中采用在環(huán)路濾波器的輸出端子和VCO的輸入端子間使用耦合電容器或加法運(yùn)算用的電阻來耦合調(diào)制信號(hào)的方法。
特開平9-69729號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容但是，在以往，是利用耦合電容器或電阻將調(diào)制信號(hào)疊加到高頻信號(hào)，所以會(huì)產(chǎn)生PLL的環(huán)路濾波器的阻抗對(duì)作為調(diào)制信號(hào)的輸入信號(hào)產(chǎn)生影響的問題。調(diào)制信號(hào)從環(huán)路濾波器受到影響，那么調(diào)制信號(hào)的高頻衰減，例如在調(diào)制音頻信號(hào)的情況下，信號(hào)產(chǎn)生失真。而且，會(huì)產(chǎn)生從環(huán)路濾波器輸出的信號(hào)在生成調(diào)制信號(hào)的電路側(cè)漏出的情況。而且，因需要耦合電容器，所以會(huì)產(chǎn)生電路的部件的個(gè)數(shù)變多的問題。
本發(fā)明是鑒于這樣的課題而構(gòu)成的，目的在于提供一種可以抑制PLL的環(huán)路濾波器對(duì)調(diào)制信號(hào)帶來影響的頻率調(diào)制器。
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及，基于作為輸入信號(hào)的調(diào)制信號(hào)而進(jìn)行頻率調(diào)制從而輸出的頻率調(diào)制器。該頻率調(diào)制器具有電壓控制振蕩器，以與施加到輸入端子的電壓對(duì)應(yīng)的頻率振蕩；分頻器，對(duì)電壓控制振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻；相位比較器，比較分頻器的輸出信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，輸出對(duì)應(yīng)于相位差的電壓；環(huán)路濾波器，設(shè)置在從相位比較器的輸出端子到電壓控制振蕩器的輸入端子的路徑上，除去相位比較器的輸出電壓的高頻分量。環(huán)路濾波器設(shè)置有與從相位比較器的輸出端子到電壓控制振蕩器的輸入端子的路徑連接的端子，另外，環(huán)路濾波器還設(shè)置有用于輸入調(diào)制信號(hào)的端子。
調(diào)制信號(hào)輸入到，從環(huán)路濾波器引出的端子中除了該環(huán)路濾波器從相位比較器的輸出端子到電壓控制振蕩器的輸入端子的路徑上的端子以外的輸入端子。根據(jù)該方式，通過環(huán)路濾波器，相位比較器的輸出信號(hào)的高頻分量被除去的同時(shí)，通過其環(huán)路濾波器，被調(diào)制信號(hào)被疊加到相位比較器的輸出信號(hào)。因此，不需要以往必需的耦合電容器，可減少部件的個(gè)數(shù)，減少電路面積。
在輸入調(diào)制信號(hào)的環(huán)路濾波器上設(shè)置的端子也可以是環(huán)路濾波器的基準(zhǔn)電壓端子。環(huán)路濾波器的基準(zhǔn)電壓端子是指，通常被連接到接地端子等的要施加固定電壓的端子等。
環(huán)路濾波器也可以包含在電壓控制振蕩器的輸入端子和基準(zhǔn)電壓端子間設(shè)置的電容器。環(huán)路濾波器也可以是滯后超前(lag-lead)濾波器。而且，環(huán)路濾波器也可以包含一端連接到由相位比較器的輸出端子和電壓控制振蕩器的輸入端子間的路徑構(gòu)成的布線、另一端連接到基準(zhǔn)電壓端子的第1電容器、以及在與第1電容器成并聯(lián)的路徑上串聯(lián)設(shè)置的第2電容器和電阻。
被調(diào)制信號(hào)也可以是立體聲合成信號(hào)。
頻率調(diào)制器也可以一體集成在一個(gè)半導(dǎo)體基板上。“一體集成”是包括，所有的電路的結(jié)構(gòu)要素在半導(dǎo)體基板上被形成的情況或電路的主要結(jié)構(gòu)要素被一體集成的情況，一部分電阻或電容器等也可以設(shè)置在半導(dǎo)體基板的外部以用于調(diào)節(jié)電路常數(shù)。通過將頻率調(diào)制器作為一個(gè)LSI而集成，可以減小電路面積。
本發(fā)明的其他的方式是利用上述的頻率調(diào)制器的FM發(fā)送電路。該FM發(fā)送電路具有立體聲調(diào)制單元，將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為立體聲合成信號(hào)；上述的頻率調(diào)制器，將立體聲調(diào)制單元輸出的立體聲合成信號(hào)作為被調(diào)制信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制；放大器，放大頻率調(diào)制器輸出的高頻信號(hào)。
另外，以上結(jié)構(gòu)要素的任意的組合或?qū)⒈景l(fā)明的結(jié)構(gòu)要素或表現(xiàn)在方法、裝置、系統(tǒng)等之間相互地置換也作為本發(fā)明的實(shí)施方式有效。
根據(jù)本發(fā)明，在使用PLL的直接型的頻率調(diào)制器中，可將調(diào)制信號(hào)疊加到環(huán)路濾波器的輸出信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制。


圖1是表示本實(shí)施方式的頻率調(diào)制器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖2是表示環(huán)路濾波器的結(jié)構(gòu)的頻率調(diào)制器的電路圖。
圖3是表示使用圖1和圖2的頻率調(diào)制器的FM發(fā)送機(jī)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施方式的頻率調(diào)制器是，用VCO、分頻器、相位比較器、環(huán)路濾波器構(gòu)成PLL，將被調(diào)制信號(hào)疊加到VCO的輸入信號(hào)的直接調(diào)制型的頻率調(diào)制器。圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的頻率調(diào)制器100的結(jié)構(gòu)的電路圖。頻率調(diào)制器100，基于輸入到輸入端子102的作為調(diào)制信號(hào)的輸入信號(hào)Sin進(jìn)行頻率調(diào)制，從輸出端子104輸出被調(diào)制信號(hào)Sout。在基準(zhǔn)時(shí)鐘端子106中輸入基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CKref。
頻率調(diào)制器100包括VCO12、分頻器14、相位比較器16、環(huán)路濾波器18，被一體集成在一個(gè)半導(dǎo)體基板上。
VCO12是以對(duì)應(yīng)于施加到其輸入端子13的電壓(以下，控制電壓Vcnt)的頻率振蕩。VCO12的輸出信號(hào)Sout作為被調(diào)制信號(hào)，從輸出端子104輸出到外部的同時(shí)，輸入到分頻器14。
分頻器14，將VCO12的輸出信號(hào)Sout的頻率frf分頻為1/n(n為正數(shù))，輸出反饋信號(hào)Sfb。相位比較器16，比較從分頻器14輸出的頻率frf/n的反饋信號(hào)Sfb與輸入到基準(zhǔn)時(shí)鐘端子106的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CKref，輸出對(duì)應(yīng)于兩個(gè)信號(hào)的相位差的電壓(以下，稱為相位差電壓Vpc)。相位比較器16可以使用任何結(jié)構(gòu)，例如也可以是由對(duì)應(yīng)反饋信號(hào)Sfb和基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CKref的相位差而輸出充電信號(hào)或放電信號(hào)的相位比較電路，對(duì)應(yīng)充電信號(hào)或放電信號(hào)而對(duì)電容器進(jìn)行充放電的電荷泵電路構(gòu)成。
環(huán)路濾波器18被設(shè)置在相位比較器16的輸出端子17到VCO12的輸入端子13的路徑上。環(huán)路濾波器18除去相位比較器16輸出的相位差電壓Vpc的高頻分量，作為控制電壓Vcnt而輸出。
在環(huán)路濾波器18，設(shè)置有與從相位比較器16的輸出端子17到VCO12的輸入端子13的路徑連接的端子之外還設(shè)置有端子102。該端子102是上述的輸入端子102，輸入調(diào)制信號(hào)Sin。
圖2是詳細(xì)地表示環(huán)路濾波器18的結(jié)構(gòu)的頻率調(diào)制器100的電路圖。在本實(shí)施方式中，環(huán)路濾波器18包括，從相位比較器16的輸出端子17到VCO12的輸入端子13的路徑向基準(zhǔn)電壓端子19分支的并聯(lián)電容器C1、C2和第1電阻R1。第1電容器C1的一端連接到成為相位比較器16的輸出端子17和VCO12的輸入端子13的路徑的布線，另一端連接到基準(zhǔn)電壓端子19。第2電容器C2和第1電阻R1串聯(lián)地設(shè)置在與第1電容器C1成并聯(lián)的路徑上。這樣，在本實(shí)施方式中，環(huán)路濾波器18是作為滯后超前(lag-lead)濾波器而構(gòu)成。
通常，環(huán)路濾波器18使基準(zhǔn)電壓裝置19接地，在固定電位的狀態(tài)下使用。在本實(shí)施方式中，代替使基準(zhǔn)電壓裝置19接地且施加固定電位，將輸入到輸入端子102的調(diào)制信號(hào)Sin通過第2電阻R2和第3電阻R3分壓后再輸入。其中，第2電阻R2的電阻值抑制對(duì)環(huán)路濾波器18的頻率特性的影響，所以優(yōu)選設(shè)定為幾十Ω到幾百Ω。尤其，也可以將第2電阻R2作為環(huán)路濾波器18的結(jié)構(gòu)要素的一部分而設(shè)定。這種情況下，在從環(huán)路濾波器18引出的端子中，可以掌握環(huán)路濾波器18對(duì)與從相位比較器16的輸出端子17到VCO12的輸入端子13的路徑上的端子之外的端子輸入調(diào)制信號(hào)Sin。第3電阻R3的電阻值優(yōu)選設(shè)為幾kΩ。
尤其，環(huán)路濾波器18的結(jié)構(gòu)沒有限定在圖2的結(jié)構(gòu)，可得到期望的截止頻率的構(gòu)成即可，但要求至少設(shè)置在從基準(zhǔn)電壓端子19到VCO12的輸入端子13的路徑上，要包含能夠抑制直流分量的電容器。
對(duì)如上構(gòu)成的頻率調(diào)制器100的動(dòng)作進(jìn)行說明。從輸入端子102輸入的調(diào)制信號(hào)Sin在通過第2電阻R2和第3電阻R3分壓之后，從基準(zhǔn)電壓端子19輸入到環(huán)路濾波器18。環(huán)路濾波器18對(duì)輸入到基準(zhǔn)電壓端子19的信號(hào)，作為高通濾波器起作用，除去調(diào)制信號(hào)Sin的直流分量。即，對(duì)調(diào)制信號(hào)Sin，環(huán)路濾波器18的第1電容器C1和第2電容器C2作為耦合電容器而起作用。
而且，對(duì)相位比較器16輸出的相位差電壓Vpc，環(huán)路濾波器18作為以往的環(huán)路濾波器即低通濾波器而起作用。
從相位比較器16輸出的相位差電壓Vpc和調(diào)制信號(hào)Sin通過環(huán)路濾波器18而被疊加，作為控制信號(hào)Vcnt而輸入到VCO12的輸入端子13。其結(jié)果，VCO12的輸出信號(hào)Sout由于調(diào)制信號(hào)Sin而成為被頻率調(diào)制的高頻信號(hào)。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的頻率調(diào)制器100，對(duì)環(huán)路濾波器18的基準(zhǔn)電壓端子19輸入調(diào)制信號(hào)Sin，與相位比較器16的輸出信號(hào)疊加。其結(jié)果，沒有必要像以往的電路那樣，設(shè)置耦合電容器等，所以可以減少部件的個(gè)數(shù)，簡(jiǎn)化電路，減小電路規(guī)模。尤其，在以往會(huì)產(chǎn)生以下問題，耦合電容器與其他的電路元件一同構(gòu)成高通濾波器。因此，為了使需要的頻率分量通過，有必要將其電容值設(shè)得非常大，且有必要不設(shè)為IC化且作為外置部件而設(shè)置。相對(duì)于此，在本實(shí)施方式的頻率調(diào)制器100中，即使不使用耦合電容器，也可以將調(diào)制信號(hào)Sin疊加到PLL的VCO12的輸入，所以可減少外置部件。而且，在將耦合電容器設(shè)置在外部的情況下，有必要設(shè)置兩個(gè)端子，但是這些端子也能減少，可減少芯片面積。
接著，對(duì)本實(shí)施方式的頻率調(diào)制器100的應(yīng)用例進(jìn)行說明。圖3是表示使用圖1和圖2的頻率調(diào)制器100的FM發(fā)送機(jī)200的結(jié)構(gòu)的方框圖。該FM發(fā)送機(jī)200將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為立體聲合成信號(hào)，進(jìn)行頻率調(diào)制，放大后從天線發(fā)送。這樣的FM發(fā)送機(jī)200在車輛用音頻中，可在不通過電纜而發(fā)送信號(hào)時(shí)使用或內(nèi)置于攜帶終端且對(duì)固定式音頻設(shè)備發(fā)送音頻信號(hào)的用途中使用。FM發(fā)送機(jī)200在包括圖2的頻率調(diào)制器100之外還包括立體聲調(diào)制單元202、功率放大器204，可集成在一個(gè)LSI，也可以劃分為各自的IC而構(gòu)成。
音頻信號(hào)源210是CD播放器或MD播放器、存儲(chǔ)器音頻、硬盤音頻等，生成音頻信號(hào)S1，輸出到FM發(fā)送機(jī)200。立體聲調(diào)制單元202將音頻信號(hào)S1轉(zhuǎn)換為立體聲合成信號(hào)S2。立體聲合成信號(hào)S2輸入到圖2的頻率調(diào)制器100。頻率調(diào)制器100基于立體聲合成信號(hào)S2進(jìn)行頻率調(diào)制，生成被調(diào)制信號(hào)S3(Sout)。從頻率調(diào)制器100輸出的被調(diào)制信號(hào)S3通過功率放大器204被放大再由天線220發(fā)送。另外，圖3的FM發(fā)送機(jī)200僅是將主要的電路塊簡(jiǎn)化地表示的，省略了其他的濾波器等的電路塊。
圖3的FM發(fā)送機(jī)200是使用圖2的頻率調(diào)制器100而構(gòu)成，因部件的個(gè)數(shù)減少，所以小型化變得容易。其結(jié)果，在攜帶電話終端等的小型電子設(shè)備中安裝變得容易。
實(shí)施方式只是舉例的，這些各個(gè)結(jié)構(gòu)要素和各個(gè)處理方法的組合可以有各種變形例，而且這樣的變形例也屬于本發(fā)明的范圍是被本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的。
例如，環(huán)路濾波器18的電路結(jié)構(gòu)并不限定于圖2的電路，也可以構(gòu)成為，對(duì)調(diào)制信號(hào)Sin作為通過10～20Hz以上的音頻帶的高通濾波器而起作用，對(duì)相位差電壓Vpc作為具有能除去幾十kHz以上的頻帶的環(huán)路濾波器原有的頻帶的濾波器而起作用。
而且，在圖2的電路中，表示基準(zhǔn)電壓端子19通過電阻值小的第2電阻R2而接地的情況，另外，也可以連接到噪聲混入少的端子。
而且，在實(shí)施方式中，對(duì)將調(diào)制信號(hào)Sin輸入到基準(zhǔn)電壓端子19的情況進(jìn)行了說明，但是，根據(jù)環(huán)路濾波器18如何構(gòu)成，也可以將調(diào)制信號(hào)Sin輸入到與基準(zhǔn)電壓端子19不同的地方引出的端子。在該情況下，環(huán)路濾波器18也可以對(duì)調(diào)制信號(hào)Sin作為通過10～20Hz以上的音頻帶的高通濾波器而起作用，對(duì)相位差電壓Vpc作為具有能除去幾十kHz以上的頻帶的環(huán)路濾波器原有的頻帶的濾波器而起作用。
權(quán)利要求
1.一種頻率調(diào)制器，其特征在于，具有電壓控制振蕩器，以與施加到輸入端子的電壓對(duì)應(yīng)的頻率振蕩；分頻器，對(duì)所述電壓控制振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻；相位比較器，比較所述分頻器的輸出信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，輸出對(duì)應(yīng)于相位差的電壓；以及環(huán)路濾波器，設(shè)置在從所述相位比較器的輸出端子到所述電壓控制振蕩器的輸入端子的路徑上，除去所述相位比較器的輸出電壓的高頻分量，所述環(huán)路濾波器設(shè)置有與從所述相位比較器的輸出端子到所述電壓控制振蕩器的所述輸入端子的路徑連接的端子，另外，在所述環(huán)路濾波器還設(shè)置有用于輸入調(diào)制信號(hào)的端子。
2.如權(quán)利要求1所述的頻率調(diào)制器，其特征在于輸入所述調(diào)制信號(hào)的所述環(huán)路濾波器中設(shè)置的端子是所述環(huán)路濾波器的基準(zhǔn)電壓端子。
3.如權(quán)利要求2所述的頻率調(diào)制器，其特征在于所述環(huán)路濾波器包括并聯(lián)電容器，該并聯(lián)電容器從所述相位比較器的輸出端子到所述電壓控制振蕩器的所述輸入端子的路徑向所述基準(zhǔn)電壓端子分支。
4.如權(quán)利要求2所述的頻率調(diào)制器，其特征在于所述環(huán)路濾波器是滯后超前濾波器。
5.如權(quán)利要求3所述的頻率調(diào)制器，其特征在于所述環(huán)路濾波器包括第1電容器，一端連接到所述相位比較器的輸出端子和所述電壓控制振蕩器的輸入端子間的路徑的布線，另一端連接到所述基準(zhǔn)電壓端子；以及第2電容器和電阻，在與所述第1電容器成并聯(lián)的路徑上串聯(lián)設(shè)置。
6.如權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的頻率調(diào)制器，其特征在于所述調(diào)制信號(hào)是立體聲合成信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的頻率調(diào)制器，其特征在于被一體集成在一個(gè)半導(dǎo)體基板上。
8.一種FM發(fā)送電路，其特征在于，具有立體聲調(diào)制單元，將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為立體聲合成信號(hào)；權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的頻率調(diào)制器，將所述立體聲調(diào)制單元輸出的立體聲合成信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制；以及放大器，放大所述頻率調(diào)制器輸出的被調(diào)制信號(hào)。
全文摘要
簡(jiǎn)化使用PLL的頻率調(diào)制器。在頻率調(diào)制器(100)中，VCO(12)以對(duì)應(yīng)于施加到輸入端子(13)的電壓Vcnt的頻率振蕩。分頻器(14)對(duì)VCO(12)的輸出信號(hào)Sout進(jìn)行分頻。相位比較器(16)比較分頻器(14)的輸出信號(hào)Sfb與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CKref，輸出對(duì)應(yīng)于相位差的電壓Vpc。環(huán)路濾波器(18)被設(shè)置在從相位比較器(16)的輸出端子(17)到VCO(12)的輸入端子(13)的路徑上，除去相位比較器(16)的輸出電壓Vpc的高頻分量。環(huán)路濾波器(18)設(shè)置有與從相位比較器(16)的輸出端子(17)到VCO(12)的輸入端子(13)的路徑連接的端子，另外，環(huán)路濾波器(18)還設(shè)置有用于輸入調(diào)制信號(hào)(Sin)的端子(19)。
文檔編號(hào)H03D7/00GK101022265SQ200710006258
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2007年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月15日
發(fā)明者相良武志 申請(qǐng)人:羅姆股份有限公司