無線受信機をチューニングするためのシステムと手段

专利摘要:
無線受信機をチューニングするためのシステムは、ダウン・コンバートされたデジタル誤差信号を与えるように構成された無線受信機、第一局部発振器制御信号を生成するように構成されたデジタル・シンセサイザ回路、第二局部発振器制御信号を生成するように構成されたデジタル自動周波数制御（ＡＦＣ）回路を含み、ここでデジタル・シンセサイザ回路はデジタルＡＦＣ回路が停止したときに第一局部発振器制御信号を生成するために起動され、第一局部発振器制御信号が希望する局部発振器周波数の推量に一致し、デジタル・シンセサイザ回路が停止したときに第二局部発振器制御信号を生成するためにデジタルＡＦＣ回路が起動される。そして、第二局部発振器制御信号は希望する局部発振器周波数に一致する。
公开号:JP2011515962A
申请号:JP2011500976
申请日:2009-03-20
公开日:2011-05-19
发明作者:シー，イン；ロール，ブライアン，ジェイ
申请人:スカイワークス ソリューションズ インコーポレイテッド；
IPC主号:H04B1-16

专利说明:

[0001] 携帯電話、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡｓ）や他の通信装置のような移動通信装置は多くの場合、複数の無線受信機またはトランシーバを有している。例えば、携帯電話は携帯トランシーバ、テレビジョン受信機とＦＭ受信機を有することがある。携帯用ＦＭラジオの消費電力を最小化するために、携帯電話製造会社は最も新しい世代のＦＭラジオ集積回路（ＩＣ）用の外部基準周波数源として、３２．７６８ｋＨｚ水晶発振器のような低周波水晶の使用を指定している。７６ＭＨｚから１０８ＭＨｚのＦＭ周波数範囲のチャネルに受信機をチューニングすることができる局部発振器（ＬＯ）信号を生成するために３２．７６８ｋＨｚ基準周波数は何度も増倍されなければならない。]
[0002] 低周波基準源を実施することは多くの設計課題を生じさせる。課題の一つは低周波数（この例では３２．７６８ｋＨｚ）基準の周波数雑音と周波数誤差が周波数シンセサイザで何倍にも増倍されて、ＬＯ信号に大きな周波数誤差と周波数雑音を生じることである。例えば、３２．７６８ｋＨｚ基準源に関する増倍係数は、ＬＯ周波数が１０２．４ＭＨｚのとき、約３１２５である。ＬＯ信号の周波数誤差と周波数雑音は受信機選択度と信号対雑音比（ＳＮＲ）をそれぞれ劣化させることがある。これらはＦＭ受信機の性能の二つの主要な指標である。更に高いＬＯ周波数（ＲＦ）を有する他の無線周波数システムにおいて、もし同じ低周波数基準が使用されるならば、さらに悪くなることに注意すべきである。例えば、ＬＯ周波数が約２．４８ＧＨｚであるブルーツース無線システムでは、３２．７６８ｋＨｚ基準源が使用されるならば、増倍係数は７５６８０になる。]
[0003] 周波数雑音と誤差の大きな増倍を避ける一つの方法は周波数シンセサイザの代わりに自動周波数制御（ＡＦＣ）回路を通してＬＯ周波数を制御することである。シンセサイザやＡＦＣ回路は両方とも過去に使用されてきたものであるが、一方においてシンセサイザやＡＦＣ回路の従来の実施はアナログ色が強く、外部コンポーネントを必要とするものである。]
[0004] シンセサイザやＡＦＣ回路を実装する従来のアナログ手法はシンセサイザ回路からＡＦＣ回路にスイッチするときに、回路のアナログ性のために過渡雑音やスパイク雑音で悩まされる。他の欠点は大きな容量が使用され、容易にはＩＣに集積化できず、それ故に外部コンポーネントの使用が必要となることである。]
[0005] シンセサイザやＡＦＣ回路を実装する他の従来のアナログ手法は位相‐周波数検波器（ＰＦＤ）、チャージポンプ、及びループフィルタを使用している。シンセサイザ内の電圧制御発振器（ＶＣＯ）チューニング信号とＡＦＣ内のＶＣＯチューニング信号は両方ともアナログ信号である。この実施の不利な点は大きな容量が使用され、容易にはＩＣに集積化できず、それ故に外部コンポーネントの使用が必要となることである。]
[0006] 更に、アナログ加算器は雑音を増やし、あるいは消費電力を増やすことがある。そして、ＡＦＣモードにおいて周波数がある窓内に入っている限りシンセサイザはＡＦＣ動作に影響を与えないが、それでも余分な電力を消費する。]
発明が解決しようとする課題

[0007] それ故に、これらの課題を克服する、ＦＭラジオあるいは任意のＲＦ受信機に適用できる無線周波数（ＲＦ）チューニング・システムと手段を持つことが望ましい。]
課題を解決するための手段

[0008] 無線受信機をチューニングするためのシステムの実施態様はダウン・コンバートされたデジタル誤差信号を与えるように構成された無線受信機、第一局部発振器制御信号を生成するように構成されたデジタル・シンセサイザ回路、第二局部発振器制御信号を生成するように構成されたデジタル自動周波数制御（ＡＦＣ）回路を含み、ここでデジタル・シンセサイザ回路はデジタルＡＦＣ回路が停止したときに第一局部発振器制御信号を生成するために起動され、第一局部発振器制御信号が希望する局部発振器周波数の推量に一致し、デジタル・シンセサイザ回路が停止したときには第二局部発振器制御信号を生成するためにデジタルＡＦＣ回路が起動される。そして、第二局部発振器制御信号は希望する局部発振器周波数に一致する。]
[0009] 別の実施態様も提供する。本発明の他のシステム、手段、特徴、及び利点は以下の図と詳細な説明を調べることによって当業者には明らかになる。この種の付加的なシステム、手段、特徴、及び利点はすべてこの説明に含まれ、本発明の範囲内であり、付随する請求項によって保護されることが意図されている。]
[0010] 本発明は以下の図を参照することで、更によく理解することができる。図の中の構成要素は必ずしも寸法通りに伸縮したものではなく、代わりに本発明の原理を明瞭に示すことに力点が置かれている。更に、図では、同じ参照符号は別の図においても全て同じ部分を指している。]
図面の簡単な説明

[0011] 図１は簡略化した携帯型トランシーバを示すブロック図である。
図２は無線受信機をチューニングするためのシステムと手段を実施することの出来るＦＭラジオの実施態様を示す簡略化した概略図である。
図３は図２のシンセサイザと自動周波数制御（ＡＦＣ）回路を示す概略図である。
図４は無線受信機をチューニングするための手段の実施態様を説明するフローチャートである。] 図１ 図２ 図３ 図４
実施例

[0012] ＦＭラジオ受信機を有する携帯型トランシーバと特に関連づけて説明するのだが、無線受信機をチューニングするシステムと手段は、希望する周波数に関連して、特別な無線周波数（ＲＦ）キャリア信号にチューニングするのが望ましい任意の受信機で実施することができる。]
[0013] 無線受信機をチューニングするためのシステムと手段はシンセサイザと自動周波数制御（ＡＦＣ）回路の両方を使用し、両方とも実質的にはデジタル領域で実施され、比較的低い周波数基準源から局部発振器（ＬＯ）信号を発生させる。ＬＯ信号は受信した無線周波数（ＲＦ）信号をダウン・コンバートするために用いられる。]
[0014] 無線受信機をチューニングするためのシステムと手段はハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせで実施される。ハードウェアで実施されるときは、無線受信機をチューニングするためのシステムと手段は特別なハードウェア素子とロジックで実施される。無線受信機をチューニングするためのシステムと手段が部分的にソフトウェアで実施されるときは、ソフトウェア部分をシンセサイザとＡＦＣ回路のいろいろな要素を細かく調整するために使用することが出来る。ソフトウェアはメモリに保存され、適当な命令実行システム（マイクロプロセッサ）によって実行することができる。無線受信機をチューニングするためのシステムと手段のハードウェアによる実施は、当技術では良く知られている、以下の技術の任意の、あるいは一つの組み合わせを含むことができる。即ち、個別電子部品、データ信号に基づいて論理関数を実施するための論理ゲートを有する個別論理回路、適当な論理ゲートを有する特定用途向け集積回路、プログラマブル・ゲート・アレイ（ＰＧＡ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などである。]
[0015] 無線受信機をチューニングするためのシステムと手段のためのソフトウェアは、論理関数を実施するための実行可能な命令の順序付けされたリストを包含し、命令実行システム、装置、またはデバイス、コンピュータを使ったシステムのようなもの、プロセッサを含んだシステム、あるいは命令実行システム、装置あるいはデバイスから命令をフェッチして命令を実行することができる他のシステムによって、または連携して使用するために任意のコンピュータ読み取り可能な媒体に具備される。]
[0016] この文書の文脈の中で、“コンピュータ読み取り可能媒体”は命令実行システム、装置またはデバイスによって、または連携して使用するプログラムを含み、通信し、伝播し、または転送することができる任意の手段であり得る。コンピュータ読み取り可能媒体は例えば電子、磁気、光学的、電磁気、赤外線、または半導体のシステム、装置、デバイスまたは伝播媒体であり得るが、これに限ったものではない。コンピュータ読み取り可能媒体のもっと特別な例（限定的なリスト）は以下のものを含むだろう。一本以上のワイヤを有する電気接続（電子）、携帯型コンピュータ・ディスケット（磁気）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュ・メモリ）（磁気）、光ファイバ（光学的）、及び携帯型コンパクト・ディスク読み取り専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）（光学的）。プログラムが、例えば紙または他の媒体の光走査を介して電子的に捕捉され、それからコンパイルされるか、インタープリートされるか、或いは、さもなければ必要ならば適当な方法で処理され、そしてコンピュータ・メモリに保存されるので、コンピュータ読み取り可能媒体は紙、またはプログラムが印刷された他の適当な媒体であっても良いであろう。]
[0017] 図１は簡略化した携帯型トランシーバ１００を示すブロック図である。無線受信機をチューニングするためのシステムと手段の実施態様は任意の無線受信機で実施することができ、この例ではＦＭラジオ受信機で実施されている。図１で示されている携帯型受信機は簡略化した例であり、無線受信機をチューニングするためのシステムと手段を実施することが出来る多くの可能な応用例の一つを示すことを意図したものである。多分、当業者は携帯型トランシーバの動作は理解できるだろう。携帯型トランシーバ１００は送信機１１０、受信機１２０、通信バス１２５の上で接続されたベースバンド・モジュール１３０を含んでいる。携帯型トランシーバ１００はまたＦＭラジオ受信機２００を含んでいる。受信機１２０と送信機１１０は接続１３８の上でアンテナ１４２に接続されている。ＦＭラジオ受信機２００は接続１３６の上でアンテナ１４０に接続されているので、ＦＭラジオ受信機２００はＦＭ放送ラジオ信号を受信することができる。無線受信機をチューニングするためのシステムと手段の部分がソフトウェアで実施されるならば、以下に説明される無線受信機をチューニングするためのシステムと手段の動作を制御するために、ベースバンド・モジュール１３０もマイクロプロセッサ１３５、または他のプロセッサによって実行することができるチューニング・ソフトウェア１５５を包含する。] 図１
[0018] 図２は無線受信機をチューニングするためのシステムと手段を実施することができる図１で示されたＦＭラジオ受信機２００の実施態様を示す簡略化した概略図である。無線受信機をチューニングするためのシステムと手段の説明に関連したＦＭラジオ受信機の部分だけが示されている。図２に示されたブロック図は一般的な、簡略化した型のＦＭラジオ受信機である。ＦＭラジオ受信機の実際の実施はもっと複雑で、かつ図２で示された機能ブロックに追加された機能ブロックを包含することがある。ＦＭラジオ受信機アーキテクチャは図２で示されたものとは異なることもあり得る。図２で示される信号はまた実信号かまたは複素信号の何れかであり得る。複素信号の場合には、信号経路は同相（Ｉ）経路と直交位相（Ｑ）経路を含むことがある。従って、無線受信機をチューニングするためのシステムと手段は、以下に述べるように、実フィルタ、複素フィルタまたは実フィルタと複素フィルタの組み合わせを使うことができる。全ての場合において、この無線受信機をチューニングするためのシステムと手段は実際のアーキテクチャと信号の型に拘わらず適用可能である。ＦＭラジオ受信機２００は低雑音増幅器（ＬＮＡ）２０２を含んでおり、これは接続１３６の無線周波数（ＲＦ）信号を受信する。この例では接続１３６を通して受信される信号はアンテナ１４０からのＦＭラジオ入力信号である（図１）。] 図１ 図２
[0019] 接続２０４でＬＮＡ２０２の出力は混合器２０６に供給される。混合器２０６は接続２０８を介して局部発振器（ＬＯ）信号とも言われる基準信号を受け取る。ｆＬＯと言われるＬＯ信号は発振器２１２によって供給される。接続２０８のＬＯ信号はまた発振器２１２の出力を希望ＬＯ信号に分割することによって得られる。実施態様において、発振器２１２は電圧制御発振器（ＶＣＯ）であることもある。無線機を、ｆＲＦと言われる、希望チャネルにチューニングするために、ＬＯ信号の周波数ｆＬＯは次式のように設定される。即ち、]
[0020] ｆＬＯ＝ｆＲＦ＋／−ｆＩＦ０ 式（１）]
[0021] ここで、ｆＩＦ０は目標の中間周波数（ＩＦ）であり、“＋”と“−”演算子はそれぞれ高域注入と低域注入を表している。当技術で良く知られているように、ｆＩＦ０の値の選択はイメージ・リジェクションとチャネル選択度の間のトレード・オフである。]
[0022] 混合器２０６はＲＦ信号を中間周波数（ＩＦ）に接続２１４でダウン・コンバートする。ＬＯ信号が式（１）に従って希望ＬＯ周波数に設定されたとき接続２１４のＩＦ信号は目標ＩＦ周波数ｆＩＦ０に等しい中心周波数を有する。接続２１４のＩＦ信号はＩＦ増幅器２１６に供給される。ＩＦ増幅器２１６は一連のＩＦ増幅器で実施されるが、簡略化のために１個の増幅器として示されている。ＩＦ増幅器２１６は接続２１４の信号を増幅し、接続２２２に増幅したＩＦ信号を供給する。ＩＦ増幅器２１６の利得は自動利得制御（ＡＧＣ）回路（図示されていない）によって制御される。接続２２２の増幅されたＩＦ信号はアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）２２４に供給される。]
[0023] ＡＤＣ２２４は接続２２２にあるアナログＩＦ信号を接続２２６にあるデジタル信号に変換する。接続２２６にあるデジタル信号はそこでチャネル選択フィルタ２２７に供給される。実施態様において、題名が“近接チャネル電力検出と動的バンド幅フィルタ制御のためのシステムと手段”の２００７年３月２日に出願された同時係属の米国特許出願第１１／６８１，２１１号で記述されているように、チャネル選択フィルタ２２７は切り替え可能な帯域フィルタであり得る。そして、これは参照文献として全て本明細書に引用されている。チャネル選択フィルタ２２７の周波数応答は目標ＩＦ周波数ｆＩＦ０に中心が置かれ、希望チャネルの電力以外の他のチャネルの電力を実質上全て取り除くことによって充分な選択度を与えるために鋭いロール・オフを有している。]
[0024] チャネル選択フィルタ２２７の出力は接続２２８を介して復調器２３４に供給される。ＦＭラジオ２００の実施態様において、復調器２３４はフェーズ・ロック・ループ（ＰＬＬ）として実施される。しかしながら、他の復調器の実施も可能である。復調器２３４はチャネル選択フィルタ２２７のＩＦ信号出力からベースバンド情報を抽出し、そして接続２４２を介してベースバンド情報を供給している。接続２４２の上にある信号はステレオ復調器（図示されていない）に供給され、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）（図示されていない）に渡されて接続２４２の信号はアナログ・オーディオ信号に変換されることが可能である。次に、アナログ・オーディオ信号は携帯型トランシーバ１００内の適当な処理エレメントに供給され、その結果ＦＭラジオ情報をユーザに供給することができる。]
[0025] ラジオ受信機をチューニングするためのシステムと手段の実施態様において、復調器２３４は接続２３６にＩＦ周波数誤差信号も供給する。接続２３６のＩＦ周波数誤差信号は、それによって接続２１４のＩＦ信号の中心周波数が目標ＩＦ周波数ｆＩＦ０とは異なる一定の大きさを示している。ＩＦ周波数誤差はＬＯ周波数誤差から生じる。だから、そのようなものとして、それはＬＯ誤差の目安でもある。]
[0026] ＦＭラジオはまたシンセサイザ回路２４０と自動周波数制御（ＡＦＣ）回路２５０を含んでおり、それらは実質的にはデジタル領域で実施されている。シンセサイザ回路２４０はシンセサイザ２６６を含んでいる。シンセサイザ２６６は接続２６４の上の比較的低い周波数基準源を受信する。この例では、低周波基準源は３２．７６８ｋＨｚ信号であって、名目上３２ｋＨｚ基準信号と言われている。しかしながら、無線受信機をチューニングするためのシステムと手段は３２．７６８ｋＨｚ以外の周波数基準源を用いて実施されることがある。無線受信機をチューニングするためのこのシステムと手段は任意の受信機応用において有益であり得る。そこでは、比較的低い周波数基準源は何倍にも増倍されて希望ＬＯ周波数になる。ここで示される実例では、増倍係数はＬＯ周波数が１０２．４ＭＨｚのとき約３１２５であり、これはもし普通に増倍されるならば重大な周波数誤差と雑音の一因となるであろう。ＬＯ信号の周波数誤差と周波数雑音は受信機の選択度と信号対雑音比（ＳＮＲ）を劣化させることがある。シンセサイザ２６６はまた接続２０８を介して発振器２１２のＬＯ信号出力を受信する。]
[0027] シンセサイザ２６６の出力は第一局部発振器制御信号と言われるものであり、接続２６８を介してスイッチ２７２に与えられる。スイッチ２７２は接続１２５を介して与えられるＦＭラジオ２００を形づくる集積回路（ＩＣ）内から発生される“シンセサイザ起動”信号によって制御されるか、またはベースバンド・サブシステム１３０によって制御される。シンセサイザ起動信号は以下に更に説明される。スイッチ２７２の出力は接続２７４を介してレジスタ２７６に与えられる。以下に述べるように、レジスタ２７６はシンセサイザ・チューニング・サイクルの終わりでシンセサイザ２６６の状態を保存する。]
[0028] レジスタ２７６の出力は接続２７８を介して加算器２５４に与えられる。加算器２５４はシンセサイザ回路２４０とＡＦＣ回路２５０の出力を結合して、接続２５６を介して結合出力を供給する。加算器２５４の出力はデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）２５８の出力を決定するために使用される。接続２６２の上のＤＡＣ２５８の出力はＶＣＯ調整ラインと言われ、発振器２１２の周波数を制御する。]
[0029] ＡＦＣ回路２５０はＡＦＣ素子２４４を含んでおり、これは接続２３６を介してＩＦ周波数誤差信号を受信する。ＡＦＣ素子２４４はＩＦ周波数誤差信号を積分して、接続２４６のチューニング信号を生成する。接続２４６のチューニング信号は第二局部発振器制御信号と言われ、スイッチ２４８に供給される。スイッチ２４８は接続１２５を介して与えられる、ＦＭラジオ２００を形づくる集積回路（ＩＣ）内から発生される“ＡＦＣ起動”信号によって制御されるか、またはベースバンド・サブシステム１３０によって制御される。ＡＦＣ起動信号は以下にさらに詳しく記述される。スイッチ２４８の出力は接続２５２を介して加算器２５４に供給される。加算器２５４の出力は第一と第二局部発振器制御信号を含む結合された局部発振器制御信号であり、以下に記述するように、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）２５８の出力を決定するために使用される。ＤＡＣ２５８の出力は発振器２１２の周波数を制御するアナログ・チューニング電圧であり、それによって接続２０８の上のＬＯ信号の周波数を決定する。]
[0030] 実施態様において、希望ＬＯ周波数に発振器２１２を合わせるために、シンセサイザ回路２４０はスイッチ２７２を介して起動される。一方において、ＡＦＣ回路はスイッチ２４８を介して停止される。シンセサイザ２６６が希望ＬＯ周波数の極く近傍に合わせた後、スイッチ２７２はシンセサイザ回路２４０を停止するように制御され、一方においてスイッチ２４８はＡＦＣ回路２５０を起動するように制御される。ＡＦＣ素子２４４はその後、接続２３６のＩＦ周波数誤差信号を用いて希望するＬＯ周波数に精密に合わせる。]
[0031] 実施態様に従って、無線受信機をチューニングするためのシステムと手段は、ＦＭラジオ受信機、つまり図２で示されるようなものに特に良く適合する。ここで、ＩＦ信号はデジタル化され、チャネル選択フィルタ２２７と復調器２３４は両方ともデジタル領域で実施される。そして、接続２３６のＩＦ周波数誤差はデジタル形式で利用できる。以上に記述したように、シンセサイザ回路２４０とＡＦＣ回路２５０の両方ともデジタル領域で大部分は実施される。更に、シンセサイザ回路２４０とＡＦＣ回路２５０は同じＤＡＣ２５８を共有し、その出力は接続２６２のＶＣＯ調整ラインである。] 図２
[0032] 無線受信機をチューニングするためのシステムと手段の実施態様によれば、発振器２１２のＬＯ周波数出力をチューニングすることは基本的に２ステップ・プロセスである。第１チューニング・ステップはシンセサイザ回路２４０を通して始まる。シンセサイザ２６６は接続２０８の発振器周波数を接続２６４の３２．７６８ｋＨｚと比較し、すばやく発振器２１２の周波数を希望ＬＯ周波数に近い周波数に発振器２１２の周波数を設定する。ＡＦＣ回路２５０によって形成される帰還ループは、シンセサイザがＬＯ周波数をチューニングしている間は、開いている。]
[0033] 第２チューニング・ステップはＡＦＣ回路２５０を用いる。シンセサイザ回路２４０がチューニング動作を完了すると、シンセサイザ回路２４０の大部分は停止してＡＦＣ回路２５０が起動される。例えば、周波数検出器（図３の３０２）だけが動作状態で留まり、一方においてシンセサイザ２６６の残余の素子は停止される。以下に記述するように、ＡＦＣ回路２５０は発振器２１２を正確な周波数に合わせる。] 図３
[0034] 図３は図２のシンセサイザ回路と自動周波数制御（ＡＦＣ）回路を示す概略図である。図３００はＡＦＣ素子２４４、シンセサイザ２６６、及び局部発振器（ＬＯ）誤差訂正素子３４０の記述を含んでいる。ＡＦＣ素子２４４はデジタル・アキュムレータ３２６と増幅器３３２を含んでいる。デジタル・アキュムレータ３２６は接続２３６を介して復調器２３４から供給されたＩＦ周波数誤差信号に対応したデジタル・サンプル値を受信し、累積する。増幅器３３２は“Ｋａ”と言われるスケーリング係数を与える。これはＡＦＣ回路の時定数を設定し、接続３３４を介して加算器３３６に出力を供給する。] 図２ 図３
[0035] シンセサイザ２６６は周波数検出器（ＦＤ）３０２、デジタル・アキュムレータ３０６、増幅器３１２及び粗調整素子３１４を包含する。周波数検出器３０２はカウンタ３１６と加算器３２２として実施される算術演算器を含んでいる。周波数検出器（ＦＤ）３０２はＶＣＯ２１２の粗チューニングと微細チューニングの両方で使用される。周波数検出器３０２の内部のカウンタ３１６は接続２６４を介して周波数基準源と接続２０８を介して発振器２１２の出力を受信する。カウンタ３１６は周波数基準源に従って設定された所定の時間内のＬＯ周期の数を数える。目標カウント値は接続３０３を介して加算器３２２に与えられる。カウンタ３１６からのカウント結果は接続３０３を介して供給される目標カウント値から引き算される。ＬＯ周波数が正確に目標周波数と同じであれば、目標カウント値がカウント結果であることを示している。加算器３２２の出力はＬＯ周波数誤差を示しており、これは接続３０４を介してデジタル・アキュムレータ３０６に与えられる。デジタル・アキュムレータ３０６は接続３０４を介して周波数検出器３０２の出力に対応するデジタル・サンプル値を受信し、累算する。デジタル・アキュムレータ３０６は、そうしなければ外部部品の使用を必要とする、大きな容量を除去している。増幅器３１２は“Ｋｓ”と言われるスケーリング係数を与え、シンセサイザ回路２５０の時定数を設定し、接続２６８を介して出力をスイッチ２７２に供給する。]
[0036] シンセサイザ・チューニングは粗チューニング・ステップと微細チューニング・ステップを行う。粗チューニング素子３１４は製造バラツキによるＶＣＯ周波数の大きなバラツキを除去する。粗チューニング素子３１４は大きなチューニング範囲を有しているが、分解能は比較的低い。微細チューニングは小さいチューニング範囲であるが、高い分解能を使用している。粗チューニングはＶＣＯ２１２内部のいく列ものスイッチド・キャパシタ（図示されていない）をスイッチして出し入れすることによって実現される。微細チューニングはＶＣＯ内のバラクター（図示されていない）のチューニング電圧を制御するシンセサイザ帰還ループ（接続２０８で）を介して行われる。粗チューニングと微細チューニングを含むシンセサイザは当分野では周知である。]
[0037] 無線受信機をチューニングするためのシステムと手段の実施態様に従えば、シンセサイザ２６６は接続２０８上の発振器周波数を目標周波数の近くに合わせるが、正確ではない。それ故に、シンセサイザ２６６の実施は非常に簡単になり得る。シンセサイザ２６６は通常のシンセサイザよりも実質的に簡単である。シンセサイザ２６６は周波数ロック・ループ（ＰＬＬ）であって、ここではカウンタに基盤を置く周波数検出器３０２は粗チューニングおよび微細チューニングの両方に用いられている。この実施態様ではシンセサイザの分解能に対して要求が緩和されているので、これが可能となっている。過去においては、シンセサイザがＶＣＯ周波数を正確に目標周波数に合わせる微細チューニングのアナログ性のために、微細チューニングはアナログに基盤を置いた位相‐周波数検出器（ＰＦＤ）を必要とした。しかしながら、接続２３６（図２）におけるＩＦ周波数誤差信号がデジタル形式で利用できるので、ここで記述するように、簡略化した実施が可能となる。] 図２
[0038] ＡＦＣ回路２４４において、ＩＦ周波数誤差情報はデジタル形式で復調器２３４の内部の積分器（図示されていない）によって容易に与えられる。復調器２３４はタイプＩＩの位相ロック・ループ（ＰＬＬ）である。この復調器の他の実施もまた可能である。接続２３６におけるＩＦ周波数誤差はデジタル・アキュムレータ３２６に累積され、ＤＡＣ２５８を通して発振器チューン電圧（ＶＣＯチューン電圧）に変換される。ＡＦＣ２４４はデジタル領域で実施されるので、４０Ｈｚ程度の低いループ帯域幅が外部部品なしで達成できる。ＡＦＣ回路２４４のこのような小さな帯域幅はＦＭ信号において変調された低周波オーディオ信号のどのような深刻な減衰を防ぐのにも望ましいものである。]
[0039] 更に、シンセサイザ回路動作とＡＦＣ回路動作の間で円滑で過渡現象の無いスイッチングがスイッチ２４８と２７２で与えられる。シンセサイザ回路チューニングが完了すると、ＤＡＣ２５８に与えられた発振器制御値はデジタル形式でレジスタ２７６に保存される。ＡＦＣ２５０が起動されると、レジスタ２７６内の値はその時、これもデジタル形式で、加算器２５４によってＡＦＣ制御値に加算され、結合局部発振器制御信号を作成する。切り替わりは過渡現象がなく、雑音を付加しない。]
[0040] ＬＯ周波数がＡＦＣチューニングを介して希望周波数ｆＬＯにロックされた後、ＡＦＣ回路２４４はまだ生きた状態でおり、その結果ＬＯ周波数はラジオ受信のあいだロックされたままでいる。]
[0041] ＡＦＣ回路２４４が正しく動作するために、好ましくはＬＯ周波数はＡＦＣチューニングに先行して目標値の近くに適度に合わせられる。加えるに、ＡＦＣチューニングやラジオ受信をしている間、ＬＯ周波数は如何なる時でも目標値から遠すぎるほどドリフトすべきではない。さもなければ、ＬＯは受信機を希望しないチャネルの近くに間違ってロックさせるかも知れない。これは普通、正常な状態のもとでの事柄ではない。しかしながら、ＬＯが希望周波数から大きくドリフトし、受信機を希望しないチャネルにロックしてしまうようないくつかの特別な場合が存在する。このような状況の一つは、接続１３６にあるＲＦ入力信号が一時的に失われ、その間ＡＦＣ回路２４４は入力を失い、そして入力周波数が再び要求されたとき、ＬＯは既に希望しないチャネルにロックされていて正しい周波数に戻らないほど充分遠くまでＬＯ周波数がドリフトすることができる時である。]
[0042] ＡＦＣチューニングのこの欠点は基準周波数源の周波数というよりはむしろ、基本的にはＡＦＣ回路２４４がＲＦ入力の周波数に従ってＬＯ周波数を合わせようとするために生じる。この欠点はＬＯ誤差訂正ブロック３４０によって対処される。周波数検出器３０２はシンセサイザ・チューニングとＡＦＣチューニングの両期間中、活性である。周波数検出器３０２は３２．７６８ｋＨｚ基準源に対する周波数誤差を測定する。ＬＯ誤差訂正ブロック３４０によって測定されたＬＯ誤差が所定の閾値を超えたとき、これは接続３４２を介して与えられるが、ＬＯ誤差訂正ブロック３４０は誤差訂正信号を加算器３３６を介してＡＦＣ出力に注入し、ＶＣＯ周波数にステップ変更を生じさせる。誤差訂正信号によって開始される周波数ステップ変更はＶＣＯ出力を希望する目標周波数の極く近傍に持ってくる。これによって、ＡＦＣ回路２４４はＶＣＯを正確な目標周波数にロックさせることができる。誤差閾値は充分大きく設定されるので、ＬＯ誤差訂正ブロック３４０の出力は普通の状態のもとではゼロに留まっている。ＬＯ誤差訂正信号の注入個所は図３に接続２４６の前として示されているが、この場合は必要ない。誤差訂正信号は接続３２８とＶＣＯ２１２の間のどこでも与えることができる、あるいはアキュムレータ３２６内で与えることが出来る。ＬＯ誤差訂正ブロック３４０によって行われるＬＯ誤差訂正は、如何なる環境においてもＬＯ周波数が遠すぎるほどドリフトすることなく、その結果ＡＦＣ回路２４４が希望しないチャネルにロックするのを防ぐのを保証している。] 図３
[0043] 唯一のアナログ・ブロックはＤＡＣ２５８と発振器２１２であり、これらはシンセサイザ回路２４０とＡＦＣ回路２５０の間で共用されていることは説明されなければならない。加えるに、発振器２１２の周波数ドリフトは実際、非常に低いのでＤＡＣ２５８の帯域幅は非常に低く設定することができる。それ故に、ＤＡＣ２５８は低消費電力、かつ高分解能で実施することが出来る。実施態様では、ＤＡＣ２５８はシグマ‐デルタＤＡＣで実施される。]
[0044] 図４は無線受信機をチューニングするための手段の実施態様の動作を説明するフローチャート４００である。フローチャート内のブロックは上で述べられた素子によって示された順序で、または順序とは関係なく実行されるか、または別の素子によって実行することができる。] 図４
[0045] ブロック４０２において、カウンタ目標値は希望するＬＯ周波数に基づいて計算される。ブロック４０４では、シンセサイザ回路２４０がスイッチ２７２を介して起動され、一方においてＡＦＣ回路はスイッチ２４８を介して停止される。]
[0046] ブロック４０６において、シンセサイザ粗チューニング素子３１４はＶＣＯ周波数を希望する周波数の方に調整する。]
[0047] ブロック４０８において、シンセサイザ粗チューニングに次いで、シンセサイザ微細チューニングはＶＣＯ周波数を希望周波数にもっと接近した状態に更に合わせる。]
[0048] ブロック４１２において、シンセサイザ２６６が希望ＬＯ周波数のごく近くのＬＯ周波数に同調したあと、スイッチ２７２はシンセサイザ回路２４０を停止するように制御され、一方においてスイッチ２４８はＡＦＣ回路２５０を起動するように制御される。その時、ＡＦＣ素子２４４は接続２３６にあるＩＦ周波数誤差信号を用いて希望ＬＯ周波数に精密に同調する。]
[0049] ブロック４１４において、ＡＦＣ回路２４４はロックされ、ラジオは受信モードになる。ＡＦＣ回路２４４はＶＣＯロックを維持するように動作を続ける。周波数検出器３０２は連続して基準クロックに従ってＬＯ周波数誤差を監視し、ＬＯ誤差が所定の閾値をこえるとＬＯ訂正ブロック３４０はＡＦＣ回路２４４に訂正信号を注入する。]
[0050] 無線受信機をチューニングするシステムと手段はラジオ２００に外付けされる部品を除去する。これは一つには、シンセサイザとＡＦＣループでのループフィルタがデジタル領域で実施される理由によるものである。この利点は、低コストと小型が非常に望まれる携帯型では重要である。]
[0051] さらに、殆どの以前の問題解決方法におけるシンセサイザでは位相と周波数をロックするために位相と周波数検出器（ＰＦＤ）、チャージポンプ、およびループフィルタを必要とした。多くの以前の問題解決方法はまた発振器の粗校正のために追加の周波数検出器を必要としている。受信機をチューニングするためのシステムと手段の実施態様において、シンセサイザ２４４は周波数検出器３０２とデジタル・アキュムレータ３０６を含んでいる。周波数検出器３０２は粗同調と微細同調の両方に使用される。デジタル・アキュムレータ３０６は別のやり方では外部部品の使用が必要な大きな容量を除去している。発振器２１２によって与えられるＬＯ周波数は最終的にＡＦＣ回路２５０によって合わせられるので、シンセサイザ回路２４０の分解能は緩和され、それによって実施を簡略化している。]
[0052] 更にその上、シンセサイザ回路２４０からＡＦＣ回路２５０への切り替えは過渡的な、アナログ的な雑音を発生しない。加えるに、シンセサイザ回路２４０とＡＦＣ回路２５０からの第一と第二発振器制御信号の足し算はデジタル領域で行われ、その結果として付加電力を消費する、雑音を発生しそうなアナログ加算器の必要性を除去できる。]
[0053] 更にその上、周波数検出器３０２はＡＦＣ回路の動作中、基準周波数に従ってＶＣＯ周波数誤差を連続して監視する。ＬＯ誤差訂正回路３４０は、遠くまでドリフトし過ぎたときにＬＯ周波数を再び中心に持ってくるように訂正ステップをＡＦＣループに注入する。これによって、希望しないチャネルにＡＦＣループがロックするのを防いでいる。]
[0054] 無線受信機をチューニングするシステムと手段はまた、スケール効果を活用できる相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）技術を用いて実施することができ、これはデジタル・ラジオ技術に良く適合する。]
[0055] 本発明のいろいろな実施態様が述べられてきたが、一方において更に多くの実施態様や実施が本発明の範囲内で可能であることは当業者には明らかである。例えば、本発明は特別な型の無線受信機に限定されるものではない。本発明の実施態様はいろいろな型の無線受信機に適用可能であり、またＲＦ信号に同調する如何なる受信機にも適用できる。]

权利要求:

請求項1
デジタルＡＦＣ回路が停止したときに第一局部発振器制御信号を発生するようにデジタル・シンセサイザ回路が起動され、かつ第一局部発振器制御信号が希望の局部発振器周波数の推量に一致し、かつデジタル・シンセサイザ回路が停止したときに第二局部発振器制御信号を発生するようにデジタルＡＦＣ回路が起動され、かつ第二局部発振器制御信号が希望の局部発振器周波数に一致する、ダウン・コンバートされたデジタル誤差信号を与えるように構成された無線受信機と、第一局部発振器制御信号を発生するように構成されたデジタル・シンセサイザ回路と、第二局部発振器制御信号を発生するように構成されたデジタル自動周波数制御（ＡＦＣ）回路とを含む無線受信機をチューニングするシステム。
請求項2
第一局部発振器制御信号と第二局部発振器制御信号が混合局部発振器制御信号を形成するために結合される請求項１記載のシステム。
請求項3
デジタル・シンセサイザが更に、基準周波数と局部発振器の出力を受信するように構成されたカウンタ、即ち基準周波数と局部発振器の出力との間の周波数差を示す信号を与えるように構成されたカウンタと、カウンタの出力を受信するように構成された粗調整要素と、カウンタの出力を受信するように構成されたデジタル・アキュムレータ、即ちカウンタの出力を保存するように構成されたデジタル・アキュムレータと、累積された出力を受信するように構成され、かつデジタル・シンセサイザ回路の時定数を作成するように構成されたシンセサイザ・スケーリング要素とを含む請求項１記載のシステム。
請求項4
シンセサイザ・スケーリング要素の出力を受信するように構成されたレジスタ、即ちＡＦＣ回路が起動状態になったときＡＦＣ回路によって使用される第一局部発振器制御信号を保存するように構成されたレジスタを更に含む請求項３記載のシステム。
請求項5
デジタルＡＦＣ回路がデジタル誤差信号を受信し、保存するように構成されたデジタル・アキュムレータと、デジタル・アキュムレータの累積出力を受信するように構成され、かつＡＦＣ回路の時定数を生成するように構成されたＡＦＣ回路スケーリング要素を更に含む請求項１記載のシステム。
請求項6
デジタルＡＦＣ回路がデジタル誤差信号を第二局部発振器制御信号を生成するために使用する請求項５記載のシステム。
請求項7
発振器の周波数に基づいてＡＦＣ回路の出力を調整するように構成された局部発振器（ＬＯ）訂正要素を更に含む請求項２記載のシステム。
請求項8
デジタルＡＦＣ回路が停止されたとき第一局部発振器制御信号を生成するためにデジタル・シンセサイザ回路が起動され、第一局部発振器制御信号は希望の局部発振器周波数に一致し、かつデジタル・シンセサイザ回路が停止したとき第二局部発振器制御信号を生成するためにデジタルＡＦＣ回路が起動され、第二局部発振器制御信号は希望の局部発振器周波数に一致する、受信機に動作できるように結合された送信機と、ダウン・コンバートされたデジタル誤差信号を与えるように構成された無線受信機と、第一局部発振器制御信号を生成するように構成されたデジタル・シンセサイザ回路と、第二局部発振器制御信号を生成するように構成されたデジタル自動周波数制御（ＡＦＣ）回路を含む、無線受信機をチューニングするためのシステムを有する携帯型トランシーバ。
請求項9
第一局部発振器制御信号と第二局部発振器制御信号が結合されて結合局部発振器制御信号を形成する請求項８記載のトランシーバ。
請求項10
デジタル・シンセサイザが、基準周波数と局部発振器の出力を受信するように構成されたカウンタ、即ち基準周波数と局部発振器の出力との間の周波数差を示す信号を与えるように構成されたカウンタと、カウンタの出力を受信するように構成された粗チューニング素子と、カウンタの出力を受信するように構成されたデジタル・アキュムレータ、即ちカウンタの出力を保存するように構成されたデジタル・アキュムレータと、累積された出力を受信するように構成され、かつデジタル・シンセサイザ回路のための時定数を作るように構成されたシンセサイザ・スケーリング素子とを更に含む請求項８記載のトランシーバ。
請求項11
シンセサイザ・スケーリング素子の出力を受信するように構成されたレジスタ、即ちＡＦＣ回路が起動される状態になったときＡＦＣ回路によって使用される第一局部発振器制御信号を保存するように構成されたレジスタを含む請求項１０記載のトランシーバ。
請求項12
デジタルＡＦＣ回路がさらに、デジタル誤差信号を受信し保存するように構成されたデジタル・アキュムレータと、デジタル・アキュムレータの累積した出力を受信するように構成され、かつデジタルＡＦＣ回路の時定数を作るように構成されたＡＦＣ回路スケーリング素子とを含む請求項８記載のトランシーバ。
請求項13
デジタルＡＦＣ回路が第二局部発振器制御信号を生成するためにデジタル誤差信号を使用する請求項１２記載のトランシーバ。
請求項14
第二局部発振器信号が停止されたとき第一局部発振器制御信号が生成されて、第一局部発振器制御信号が希望の局部発振器周波数の評価と一致し、かつ第一局部発振器制御信号が停止されたとき第二局部発振器信号が生成され、第二局部発振器制御信号が希望の局部発振器周波数と一致する、ダウン・コンバートされたデジタル誤差信号を供給することと、第一局部発振器制御信号を生成すること（ＳＹＮＴＨ）と、第二局部発振器制御信号を生成すること（ＡＦＣ）とを含む無線受信機をチューニングするための方法。
請求項15
第一局部発振器制御信号と第二局部発振器制御信号を結合して結合局部発振器制御信号を形成することを更に含む請求項１４記載の方法。
請求項16
第一局部発振器制御信号が、基準周波数と局部発振器の出力との間の周波数差を示す信号を供給することと、基準周波数と局部発振器の出力との間の周波数差を示す信号を粗チューニング素子に供給することと、基準周波数と局部発振器の出力との間の周波数差を示す信号をデジタル・アキュムレータに供給することと、基準周波数と局部発振器の出力との間の周波数差を示す信号をデジタル・アキュムレータに保存することと、第一局部発振器制御信号用に時定数を作るために保存した信号をスケーリングすることを更に含む請求項１４記載の方法。
請求項17
第二局部発振器制御信号と結合するための第一局部発振器制御信号を保存することを更に含む請求項１６記載の方法。
請求項18
第二局部発振器制御信号を生成することが、デジタル誤差信号を保存することと第二局部発振器制御信号用の時定数を作るために保存したデジタル誤差信号をスケーリングすることを更に含む請求項１４記載の方法。
請求項19
第二局部発振器制御信号を生成するためにデジタル誤差信号を使用することを更に含む請求項１８記載の方法。
請求項20
ＡＦＣ回路の出力を発振器の周波数に基づいて調整することを更に含む請求項１５記載の方法。