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1. WO2007108534 - CIRCUIT D'OSCILLATION COMMANDÉ EN TENSION

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[ JA ]
明 細書

電圧制御発振回路

技術分野

[0001] 本発明は、温度検出手段を備えた電圧制御発振回路 (以下、 VCO (Voltage Contr oiled Oscillator)回路という。)及びそれ備えた無線通信装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、放送のディジタルィ匕により移動端末での受信が可能となったが、移動端末で の受信に用いられる VCO回路には、小型かつ低消費電力等の特性に加えて、広い 周波数範囲の放送信号を受信し、車載等の使用温度範囲が広い環境でも安定に動 作することが求められる。これに対して、広い発振周波数範囲を有する VCO回路を 用いた位相同期ループ回路(以下、 PLL (Phase Locked Loop)回路という。)が特許 文献 1に開示されている。

[0003] 図 11は特許文献 1に記載された従来技術に係る PLL回路 100の構成を示すプロ ック図である。図 11の PLL回路 100の VCO回路 200において、互いに並列接続さ れた、可変容量ダイオード CVと、コンデンサ C2及び C3と、インダクタ L1とによって構 成された共振回路は、可変容量ダイオード CV、コンデンサ C2, C3及びインダクタ L 1の各値によって決定される所定の共振周波数を有し、発振器 6は、共振回路を用い て共振周波数に対応する発振周波数を有する発振信号を発生して出力する。 VCO 回路 200の共振周波数は、まず、スィッチ SW3により定電圧源 18の出力電圧 Vを 可変容量ダイオード CVに印加し、スィッチ SW1, SW2を制御してバンドを選択する ことにより粗調整された後、スィッチ SW3により電圧印加端子 Tinを介して低域通過 フィルタ(以下、 LPFという。) 11からの電圧を可変容量ダイオード CVに印加すること により PLL回路 100によって微調整される。

[0004] 図 12及び図 13は、それぞれ図 11の PLL回路 100における、低温から高温及び高 温から低温への温度変化を示す、可変容量ダイオード CVへの印加電圧 V T (以下、 可変容量印加電圧 V T t ヽぅ。 )と発振周波数 f OSCとの関係を表す特性図である。発振 回路は一般的に温度特性を持っため、温度特性に応じて PLL回路 100を所望の周

波数範囲内の発振周波数 f OSCにロックさせた初期の電圧範囲である初期ロック範囲 が設定される。図 12において、 f BLl〜f BL5は、各バンド B1〜B4における下限又は上 限発振周波数を示す。低温時、例えば可変容量印加電圧 V τが初期ロック範囲の上 限値 V 2であるとき低温ロック位置 P11において PLL回路 100がロックする。その後、 温度が上昇した場合、発振周波数 f OSCの特性が全体的に低下するが、 PLL回路 10

0によって可変容量印加電圧 V Tが電圧 V Hになる高温ロック位置 P12までロック状態 を維持する。また、図 13において、 f BH1〜f BH5は、各バンド B1〜B4における下限又 は上限発振周波数を示す。高温時、可変容量印加電圧 V τが初期ロック範囲の下限 値 Vであるとき高温ロック位置 P13において PLL回路 100がロックする。その後、温 度が低下した場合、発振周波数 f OSCの特性が全体的に上昇するが、 PLL回路 100 によって可変容量印加電圧 V Tが電圧 V Lになる低温ロック位置 P14までロック状態を 維持する。

[0005] 特許文献 1:特許第 3488180号公報。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] し力しながら、上記従来技術に係る PLL回路 100は、図 12及び図 13に示すように 、初期ロック後の温度変動を考慮するために、初期ロック範囲の両側に所定の温度 マージンを確保しておく必要があり、温度マージンの分だけ発振周波数範囲が狭く なるという問題点があつた。

[0007] 発振周波数範囲は、例えば図 11の VCO回路 200の共振回路において、スィッチ SW1, SW2と、それぞれスィッチ SW1, SW2に直列に接続されるコンデンサ CI, C 2との各組を増やすことで広げることができる力共振回路の規模が増大し、それによ り、 VCO回路を半導体集積回路に組み込んだとき、共振回路に付加される寄生容 量が増大して VCO回路の位相雑音が劣化する。 VCO回路の電流を増加させること によって、寄生容量の増大による位相雑音の劣化の影響を抑制することができる力 その場合、消費電力が増加する。また、周波数制御感度 (f OSC /V T )を高く設定する ことによって発振周波数範囲を広げることができるが、その場合、可変容量印加電圧

Vに重畳された電圧雑音に対する発振周波数 f の変動が大きくなり、 VCO回路

の位相雑音が劣化する。位相雑音が劣化した VCO回路を用いた無線通信装置に おいて、多値の位相変調された信号を扱うと、ビットエラーレートが低下し、高品位な 映像及び音声やデータの再生が困難になるという問題点があった。

[0008] 本発明の目的は、以上の問題点を解決し、位相雑音を劣化させることなぐ広い発 振周波数範囲を有する電圧制御発振回路及びそれを備えた無線通信装置を提供 することにある。

課題を解決するための手段

[0009] 第 1の発明に係る電圧制御発振回路は、温度を検出して前記検出された温度に対 応する粗調整用の第 1の制御電圧を発生して出力する温度検出手段と、入力された 微調整用の第 2の制御電圧及び前記粗調整用の第 1の制御電圧のいずれか一方を 選択するためのスィッチ手段と、前記スィッチ手段により選択された制御電圧に基づ いて調整される容量値を有する可変容量素子と、少なくとも 1つのコンデンサと、イン ダクタとを含み、所定の共振周波数を有する共振回路と、前記共振回路を用いて前 記共振周波数に対応する発振周波数を有する発振信号を発生して出力する発振手 段とを備えたことを特徴とする。

[0010] 上記電圧制御発振回路において、前記温度検出手段は電源電圧により動作し、入 力される電源制御信号に応じて、印加される電源電圧を制御されることを特徴とする

[0011] また、上記電圧制御発振回路において、前記温度検出手段により検出された温度 に応じて、前記発振手段の電流を制御する電流制御手段をさらに備えたことを特徴 とする。

[0012] さらに、上記電圧制御発振回路において、前記温度検出手段は、前記スィッチ手 段が前記第 1の制御電圧を選択しているとき、前記第 1の制御電圧を一定に保持す ることを特徴とする。

[0013] またさらに、上記電圧制御発振回路において、当該電圧制御発振回路により出力 される発振信号に基づいて前記第 2の制御電圧を発生する位相同期ループ回路を さらに備えたことを特徴とする。

[0014] 第 2の発明に係る無線通信装置は、無線信号を送受信する無線通信装置におい て、前記上記制御型発振回路と、前記電圧制御発振回路からの発振信号を用いて 、無線信号を周波数変換する周波数変換手段とを備えたことを特徴とする。

発明の効果

[0015] 従って、本発明に係る電圧制御発振回路及びそれを備えた無線通信装置によれ ば、温度を検出して検出された温度に対応する粗調整用の第 1の制御電圧を発生し て出力する温度検出手段を備えたので、発振周波数の温度マージンを削減でき、位 相雑音を劣化させることなく広!ヽ発振周波数範囲を得られると!ヽぅ有利な効果を奏す る。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]本発明の第 1の実施形態に係る PLL回路 1の構成を示すブロック図である。

[図 2]図 1の温度検出回路 4及び電圧発生回路 5の詳細構成の一例を示す回路図で ある。

[図 3]図 1の PLL回路 1における低温力高温への温度変化を示す、可変容量印加 電圧 V Tと発振周波数 f OSCとの関係を表す特性図である。

[図 4]図 1の PLL回路 1における高温力低温への温度変化を示す、可変容量印加 電圧 V Tと発振周波数 f OSCとの関係を表す特性図である。

[図 5]図 1の PLL回路 1における選局処理を示すフローチャートである。

[図 6]本発明の第 2の実施形態に係る PLL回路 1Aの構成を示すブロック図である。

[図 7]本発明の第 3の実施形態に係る PLL回路 1Bの構成を示すブロック図である。

[図 8]本発明の第 4の実施形態に係る PLL回路 1Cの構成を示すブロック図である。

[図 9]図 8の温度検出回路 4C及び電圧発生回路 5の詳細構成の一例を示す回路図 である。

[図 10]図 1の PLL回路 1を備えた無線通信装置の構成を示すブロック図である。

[図 11]従来技術に係る PLL回路 100の構成を示すブロック図である。

[図 12]図 11の PLL回路 100における低温から高温への温度変化を示す、可変容量 印加電圧 V Tと発振周波数 f OSCとの関係を表す特性図である。

[図 13]図 11の PLL回路 100における高温力も低温への温度変化を示す、可変容量 印加電圧 Vと発振周波数 f との関係を表す特性図である。

符号の説明

1, 1A, IB, lC 'PLL回路、 2, 2A, 2B, 2C- VCO回路、

4, 4A, 4C…温度検出回路、

5, 5A…電圧発生回路、

6, 6B…発振器、

7…基準周波数分周器、

8…発振周波数分周器、

9···位相比較器、

10···チャージポンプ、

11---LPF,

12…周波数調整コントローラ、

13, 14···電流源、

15···比較器、

19···基準周波数発生器、

20···電流制御回路、

21, 22···定電圧源、

30···アンテナ、

31···サーキユレータ、

32…低雑音増幅器 (LNA)、

33, 36…帯域通過フィルタ(BPF)、

34, 37· "混合器、

35"'電カ増幅器八)、

38…ベースバンド処理回路、 CI, C2, C3"'コンデンサ、 CV…可変容量ダイオード、

L1…インダクタンス、

Rl, R2, R3"-抵抗、

SW1, SW2, SW3, SW4, SW5- "スィッチ、

Tin…電圧印加端子、

Tel, Tc2, Tc3"-制御端子、

Tout…発振信号出力端子、

Tvc…電源制御端子。

発明を実施するための最良の形態

[0018] 以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各 実施形態にぉ、て、同様の構成要素につ、ては同一の符号を付して、る。

[0019] 第 1の実施形態.

図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る PLL回路 1の構成を示すブロック図である 。図 1において、 PLL回路 1は、例えばチューナ等において局部発振信号を発生す るために用いられ、 VCO回路 2と、基準周波数分周器 7と、発振周波数分周器 8と、 位相比較器 9と、チャージポンプ 10と、低域通過フィルタ(以下、 LPFという。) 11と、 周波数調整コントローラ 12と、基準周波数発生器 19とを備えて構成される。 PLL回 路 1内の各構成要素は、 1つの ICチップ上に形成される。

[0020] 基準周波数発生器 19は、所定の基準周波数を有する基準周波数信号を発生して 基準周波数分周器 7に出力する。基準周波数分周器 7は、入力された基準周波数信 号を、所定の分周比で分周し、分周後の基準周波数信号 f REFを位相比較器9及び周 波数調整コントローラ 12に出力する。発振周波数分周器 8は、入力された発振周波 数信号 f OSCを所定の分周比で分周し、分周後の発振周波数信号 f DIVを位相比較器 9 及び周波数調整コントローラ 12に出力する。位相比較器 9は、入力された分周後の 基準周波数信号 f REFの位相と分周後の発振周波数信号 f DIVの位相とを比較して、比 較結果の信号をチャージポンプ 10及び LPF 11を介して DC電圧を VCO回路 2に出 力する。周波数調整コントローラ 12は、入力された分周後の基準周波数信号 f REFの 周波数と分周後の発振周波数信号 f DIVの周波数との差を検出し、検出された差に応 じて、粗調整及び微調整の選択及びバンドの選択 (詳細は後述)を行う。

[0021] VCO回路 2は、温度検出回路 4と、電圧発生回路 5と、発振器 6と、スィッチ SW1, SW2, SW3と、コンデンサ CI, C2, C3と、可変容量ダイオード CVと、インダクタンス LIとを備えて構成される。 VCO回路 2において、コンデンサ C2, C3と、可変容量ダ ィオード CVと、スィッチ SW1, SW2と、インダクタンス L1とは、可変容量ダイオード C V及びコンデンサ C2, C3の各容量値、及び、インダクタ L1のインダクタンス値により 決定される共振周波数を有する共振回路を構成する。温度検出回路 4は、温度を検 出し、検出された温度に対応する温度検出結果の信号を電圧発生回路 5に出力す る。電圧発生回路 5は、温度検出回路 4からの温度検出結果の信号に対応する電圧 を発生して出力する。スィッチ SW3は、制御端子 Telを介して入力された制御信号 に応じて接点 a又は接点 bを選択し、接点 aが選択されたとき、電圧発生回路 5からの 出力電圧を可変容量ダイオード CVに印加し、接点 bが選択されたとき、電圧印加端 子 Tinを介して LPF11からの DC電圧を可変容量ダイオード CVに印加する。コンデ ンサ C1及び可変容量ダイオード CVは、互いに直列に接続されて直列回路を構成し 、直列回路は発振器 6及び接地電位との間に設けられる。コンデンサ C1及び可変容 量ダイオード CVの接続点はスィッチ SW3の共通端子に接続される。可変容量ダイ オード CVの容量値は、スィッチ SW3を介して印加されるバイアス電圧によって決定 される。コンデンサ C1は可変容量ダイオード CVに印加された直流バイアス電圧と発 振器 6のバイアス電圧とを切り離して、る。

スィッチ SW1及び SW2は、周波数調整コントローラ 12からそれぞれ制御端子 Tc2 及び Tc3を介して入力される各制御信号によって制御され、オンのとき、それぞれコ ンデンサ C2及び C3をコンデンサ C1及び可変容量ダイオード CVの直列回路と並列 に接続する一方、オフのとき、それぞれコンデンサ C2及び C3をコンデンサ C1及び 可変容量ダイオード CVの直列回路カゝら切り離す。インダクタンス L1は、コンデンサ C 1及び可変容量ダイオード CVの直列回路と並列に接続される。発振器 6は、上記共 振回路を用いて共振周波数に対応する発振周波数 f OSCを有する発振信号を発生し

、発振信号出力端子 Toutを介して出力する。発振信号出力端子 Toutカゝら出力され る発振信号 f OSCは、発振周波数分周器 8に入力され、位相比較器 9、チャージポンプ

:^及び!^ :!:!を介して、再び VCO回路 2の電圧印加端子 Tinに微調整用の制御 電圧である DC電圧として印加され、これ〖こより、可変容量ダイオード CVの容量値が 所定値に維持されるようにループ制御が行われ、 PLL回路 1はロックされる。

[0023] 図 2は、図 1の温度検出回路 4及び電圧発生回路 5の詳細構成の一例を示す回路 図である。図 2において、温度検出回路 4は、電流源 13, 14と、抵抗 Rl, R2と、比較 器 15とを備えて構成され、電圧発生回路 5は、定電圧源 21, 22と、スィッチ SW4とを 備えて構成される。電流源 13は、電源電位 Vddに接続され、電流源 13を構成する バイポーラトランジスタのベースーェミッタ間電圧 V BEの所定の温度特性で変化する 電流を出力するように設定され、電圧源 14は、電源電位 Vddに接続され、温度変化 に拘わらず一定の電流を出力する。抵抗 Rl, R2はそれぞれ電流源 13, 14により供 給される電流を電圧に変換して、それぞれ比較器 15の非反転入力端子(+ )及び反 転入力端子(一)に印加する。比較器 15に入力される各電圧は、一方が所定の温度 特性に基づいて変化し、他方が一定の基準電圧に維持されるため、温度が抵抗 R1 , R2の抵抗比によって決まる所定のしきい値温度未満であるか否かに応じて比較器 15の出力電圧を変化させることができる。例えば、比較器 15は、所定のしきい値温 度よりも低、低温時には OVである電圧レベルを有し、所定のしき!/、値温度よりも高!ヽ 高温時には所定の電源電圧である電圧レベルを有する信号を出力する。電圧発生 回路 5のスィッチ SW4は、比較器 15の出力信号の電圧レベルが OVであるとき、即ち 低温時、接点 a及び図 1のスィッチ SW3の接点 aを介して定電圧源 21の出力電圧 V しを粗調整用の制御電圧として可変容量ダイオード CVに印加し、比較器 15の出力 信号の電圧レベルが電源電圧であるとき、即ち高温時、接点 b及び図 1のスィッチ S W3の接点 aを介して定電圧源 22の出力電圧 Vを粗調整用の制御電圧として可変 容量ダイオード CVに印加する。なお、出力電圧 V 1しと出力電圧 V 1との間には、次式(

1)で表される関係式が成り立つ。

[0024] [数 1]

V 1L <V 1 (1)

[0025] 以上のように構成された PLL回路 1につ、て、以下、図 3〜図 5を参照して、その動 作を説明する。

[0026] 図 3は、図 1の PLL回路 1における低温から高温への温度変化を示す、可変容量 印加電圧 V Tと発振周波数 f OSCとの関係を表す特性図である。図 3において、実線は

、温度検出回路 4により検出された温度が所定のしきい値温度以下である低温時の

可変容量印加電圧 V Tと発振周波数 f OSCとの関係を示し、一点鎖線は、低温時よりも 温度が上昇した場合の高温時の可変容量印加電圧 V Tと発振周波数 f OSCとの関係を 示す。 V L及び V Hは、それぞれチャージポンプ 10の出力下限電圧及び出力上限電 圧を示す。バンド B1〜: B4の特性は、図 1の VCO回路 2のスィッチ SWl, SW2のォ ン及びオフの各組み合わせによる可変容量印加電圧 V Tと発振周波数 f OSCとの関係 を表し、例えば、バンド B1においてスィッチ SW1及び SW2が共にオンであり、バンド B2においてスィッチ SW1のみがオンであり、バンド B3においてスィッチ SW2のみが オンであり、バンド B4においてスィッチ SW1及び SW2が共にオフである。 f 〜

ALl f AL5 は、各バンド B1〜B4における下限又は上限発振周波数を示し、バンド B1において 発振周波数 f ALlから発振周波数 f AL2で発振し、バンド B2において発振周波数 f AL2か ら発振周波数 f AL3で発振し、バンド B3において発振周波数 f AL3から発振周波数 f AL4 で発振し、バンド B4において発振周波数 f AL4から発振周波数 f AL5で発振する。従つ て、図 1の VCO回路 2は、発振周波数 f ALlから発振周波数 f AL5までの周波数範囲内 である発振周波数 f OSCを有する発振信号を出力する。また、 V 1は定電圧源 22の出 力電圧であり、 V 1しは定電圧源 21の出力電圧であり、 V 2は初期ロック範囲の下限値 が電圧 V 1しであるときの初期ロック範囲の上限値を示す。

図 3において、まず、低温時、温度発生回路 5のスィッチ SW4により電圧発生回路 5の定電圧源 21の出力電圧 V 1しが可変容量ダイオード CVに印加され、その後、スィ ツチ SWl, SW2によりコンデンサ C2, C3を制御信号に応じた組み合わせで可変容 量ダイオード CVへ並列接続することによってバンド B1〜: B4のうちいずれかの 1つの バンドを選択する。これにより、発振周波数 f OSCが粗調整される。その後、スィッチ S

W3により LPF11からの DC電圧が可変容量ダイオード CVに印加され、 PLL回路 1 により発振周波数 f OSCが微調整されてロックされる。なお、微調整の動作にぉヽて、 粗調整時に設定されたスィッチ SWl, SW2の状態は変更されない。温度が充分低 いとき、可変容量印加電圧 V Tは初期ロック範囲の上限値 V 2であり、発振周波数 f OSC は f AL2である低温ロック位置 PIでロックされる。その後、温度が上昇した場合、発振 周波数 f OSCの特性が全体的に低下する力 PLL回路 1によって可変容量印加電圧 V

Tが電圧 V Hになる高温ロック位置 P2までロック状態を維持する。

[0028] 従って、ロック直後の温度が充分低いとき、可変容量印加電圧 V Tは低下する方向 にはほとんど変化しないと判断し、電圧発生回路 5のスィッチ SW4により電圧 V 1しを 可変容量ダイオード cvに印加して、可変容量印加電圧 V Tの低電圧側の温度マー ジンを削減する。それにより、削減された温度マージン分だけ初期ロック範囲を拡大 し、即ち、発振周波数範囲を拡大することができる。図 3において、従来技術に係る P LL回路 100の動作を説明した図 12に比較して、温度マージンが低減され、初期ロッ ク範囲及び発振周波数範囲が拡大してヽる。

[0029] 図 4は、図 1の PLL回路 1における高温力低温への温度変化を示す、可変容量 印加電圧 V Tと発振周波数 f OSCとの関係を表す特性図である。図 4において、実線は

、温度検出回路 4により検出された温度が所定のしきい値温度よりも高い高温時の可 変容量印加電圧 V Tと発振周波数 f OSCとの関係を示し、一点鎖線は、高温時よりも温 度が低下した場合の低温時の可変容量印加電圧 V Tと発振周波数 f OSCとの関係を示 す。 V L及び V H及びバンド B1〜B4は、図 3と同様である。 f AH1〜f AH5は、各バンド B1

〜B4における下限又は上限発振周波数を示し、バンド B1において発振周波数 f AH1 から発振周波数 f AH2で発振し、バンド B2において発振周波数 f AH2から発振周波数 f A

H3で発振し、バンド B3において発振周波数 f AH3から発振周波数 f AH4で発振し、バン ド B4において発振周波数 f AH4から発振周波数 f AH5で発振する。従って、図 1の VCO 回路 2は、発振周波数 f AH1から発振周波数 f AH5までの周波数範囲内である発振周波 数 f OSCを有する発振信号を出力する。また、 V 1は、定電圧源 22の出力電圧であり、 V

2Hは、初期ロック範囲の下限値が電圧 Vであるときの初期ロック範囲の上限値を示す

[0030] 図 4において、まず、高温時、温度発生回路 5のスィッチ SW4により電圧発生回路 の定電圧源 22の出力電圧 Vが可変容量ダイオード CVに印加され、その後、スイツ チ SWl, SW2によりコンデンサ C2, C3を制御信号に応じた組み合わせで可変容量 ダイオード CVへ並列接続することによってバンド B1〜: B4のうちいずれ力 1つのバン ドを選択する。これにより、発振周波数 f OSCが粗調整される。その後、スィッチ SW3で

LPF11からの DC電圧が可変容量ダイオード CVに印加され、 PLL回路 1により発振 周波数 f が微調整されてロックされる。なお、微調整の動作において、粗調整時に

設定されたスィッチ SW1, SW2の状態は変更されない。温度が充分高いとき、可変 容量印加電圧 V Tは初期ロック範囲の下限値 V 1であり、発振周波数 f OSCは f AH1である 高温ロック位置 P3でロックされる。その後、温度が低下した場合、発振周波数 f OSCの 特性が全体的に上昇するが、 PLL回路 1によって可変容量印加電圧 V Tが電圧 V Lに なる低温ロック位置 P4までロック状態を維持する。

[0031] 従って、ロック直後の温度が充分高いとき、可変容量印加電圧 V Tは上昇する方向 にはほとんど変化しないと判断し、電圧発生回路 5のスィッチ SW4により電圧 Vを可 変容量ダイオード CVに印加して、可変容量印加電圧 V Tの高電圧側の温度マージン を削減する。それにより、削減された温度マージン分だけ初期ロック範囲を拡大し、 即ち、発振周波数範囲を拡大することができる。図 4において、従来技術に係る PLL 回路 100の動作を説明した図 13に比較して、温度マージンが低減され、初期ロック 範囲及び発振周波数範囲が拡大して!/ヽる。

[0032] 従って、図 3及び図 4のように各バンド B1〜B4の初期ロック範囲を広げることで、位 相雑音を劣化させることなぐ広い発振周波数範囲を実現することができる。

[0033] 図 5は、図 1の PLL回路 1をチューナに用いた場合の選局処理を示すフローチヤ一 トである。図 5において、一例として、目標発振周波数が f AL2である場合について説 明する。

[0034] まず、図 5の S50において、温度検出回路 4により温度を検出し、ステップ S51にお いて、検出された温度が所定のしきい値温度よりも低いか否かが判断され、 YESのと きはステップ S52に進む一方、 NOのときはステップ S53に進む。ステップ S52におい て、スィッチ SW4により定電圧源 21の出力電圧 V 1Lを選択して出力した後、ステップ

S54に進む。ステップ S53において、スィッチ SW4により定電圧源 22の出力電圧 V を選択して出力した後、ステップ S54に進む。なお、ステップ S50〜S53を温度判定 処理とする。

[0035] ステップ S54において、スィッチ SW3により電圧発生回路 5からの粗調整用の制御 電圧を可変容量ダイオード CVに印加し、ステップ S55において、スィッチ SW1, SW 2により初期値として例えばバンド B3を選択する。次に、ステップ S56において、周波 数調整コントローラ 12により、分周された基準周波数 f REFと分周された発振周波数 f DI Vとの差を検出し、ステップ S57において、周波数調整コントローラ 12により、検出さ れた差に応じて適切なバンドを再選択するような制御信号を、スィッチ SW1, SW2 へ与え、発振周波数 f OSCを検出する。次に、ステップ S58において、周波数調整コン トローラ 12により、分周された基準周波数 f REFと分周された発振周波数 f DIVとの差を 検出し、ステップ S59において、発振周波数 f OSCが下限周波数 f AL1以上かつ上限周 波数 f AL2以下であるか否かが判断され、 YESのときはステップ S60に進む一方、 NO のときはステップ S57に戻って処理を繰り返す。ステップ S60において、スィッチ SW 3により、 LPF 11からの微調整用の制御電圧である DC電圧を可変容量ダイオード C Vに印加し、それにより PLL回路 1と VCO回路 2で閉ループが構成され、ステップ S6 1において、 PLL回路 1によって発振周波数 f OSCが目標発振周波数 f AL2となるように 可変容量印加電圧 V Tを調整する。

[0036] 図 10は、図 1の PLL回路 1を備えた無線通信装置の構成を示すブロック図である。

図 10において、無線通信装置は、 PLL回路 1と、アンテナ 30と、サーキユレータ 31と 、低雑音増幅器 (以下、 LNAという。) 32と、帯域通過フィルタ(以下、 BPFという。) 3 3, 36と、混合器 34, 37と、電力増幅器(以下、 PAと、う。) 35と、ベースノンド処理 回路 38とを備えて構成される。

[0037] 図 10において、無線信号の受信時、アンテナ 30により受信された無線受信信号は 、サーキユレータ 31及び LNA32を介して低域周波数変換に必要なレベルに増幅さ れた後、 BPF33により所望の受信帯域の無線受信信号を帯域通過ろ波して出力す る。混合器 34は、 PLL回路 1からの発振信号 f OSCと、 BPF33からの所望の受信帯域 の無線受信信号とを混合することにより所定の中間周波数を有する中間周波信号に 周波数変換してベースバンド処理回路 38に出力する。

[0038] また、無線信号の送信時、ベースバンド処理回路 38からの送信信号は、混合器 37 により、 PLL回路 1からの発振信号 f OSCと混合されて所定の送信周波数を有する送 信周波信号に周波数変換された後、 BPF36により所望の送信帯域の送信信号を帯 域通過ろ波し、 PA35、サーキユレータ 31及びアンテナ 30を介して無線送信される。

[0039] 以上説明したように、本実施形態に係る PLL回路 1によれば、温度を検出する温度 検出回路 4と、検出された温度に対応する粗調整用の制御電圧を発生して出力する

電圧発生回路 5とを備えたので、発振周波数の温度マージンを削減でき、位相雑音 を劣化させることなぐ広い発振周波数範囲を得ることができる。

[0040] なお、本実施形態においては、温度検出回路 4及び電圧発生回路 5で、低温時及 び高温時の 2つの温度区分を有する力本発明はこの構成に限らず、 3つ以上の温 度区分を有してもよい。その場合、温度検出回路 4は温度に応じてそれぞれ異なる 複数の温度検出信号を出力し、電圧発生回路 5は、入力される温度検出信号に応じ て、複数の出力電圧を切り替えるように動作すればよい。また、このとき、温度検出回 路 4によって検出された温度によって電圧発生回路 5の出力電圧が連続的に変化す るように構成されてもよい。

[0041] また、温度検出回路 4及び電圧発生回路 5は図 2に示した構成を有するが、本発明 はこの構成に限らず、温度に対応した電圧を出力できる構成であれば、他の構成で ちょい。

[0042] さらに、可変容量ダイオード CVと並列に 2つのコンデンサ CI, C2を接続した力本 発明はこの構成に限らず、所望の発振周波数範囲と周波数制御感度を得られるよう に、 1個若しくは 3個以上のコンデンサを可変容量ダイオード CVと並列に接続しても よい。

[0043] またさらに、共振回路は、可変容量ダイオード CV、コンデンサ C2, C3及びスィッチ SW1及び SW2を含む力本発明はこの構成に限らず、例えば MOSトランジスタの ゲート容量を利用した容量素子等を用いた他の構成であってもよい。

[0044] また、 VCO回路 2は不平衡型であった力本発明はこの構成に限らず、例えば差 動回路を用いて平衡型としてもょヽ。

[0045] またさらに、温度検出回路 4において、電流源 13は電流源 13を構成するバイポー ラトランジスタのベースーェミッタ間電圧 V BEの温度特性で変化する電流を出力する ように設定され、電圧源 14は、温度変化に拘わらず一定の電流を出力した。しかし、 本発明はこの構成に限らず、電流源 14が電流源 14を構成するバイポーラトランジス タのベースーェミッタ間電圧 V BEの温度特性で変化する電流を出力するように設定さ れ、電圧源 13が温度変化に拘わらず一定の電流を出力してもよぐ電流源 13, 14が 互いに異なる温度特性で変化する電流を出力する構成であれば、他の構成であつ

てもよい。

[0046] 第 2の実施形態.

図 6は、本発明の第 2の実施形態に係る PLL回路 1Aの構成を示すブロック図であ る。図 6において、本実施形態に係る PLL回路 1Aは、図 1に示した第 1の実施形態 に係る PLL回路 1と比較して、図 1の VCO回路 2に代えて VCO回路 2Aを備えた点 が異なる。 VCO回路 2Aは、図 1の VCO回路 2に比較して、温度検出回路 4及び電 圧発生回路 5に代えて温度検出回路 4A及び電圧発生回路 5Aを備えた点が異なる 。それ以外の点については、 PLL回路 1Aは、図 1に示した第 1の実施形態に係る PL L回路 1と同様であり、同一符号を付した構成要素についての詳細な説明は省略す る。

[0047] 図 6において、温度検出回路 4A及び電圧発生回路 5Aは、電源電圧により動作し 、電源制御端子 Tvcを介して入力される電源制御信号に応じて、印加される電源電 圧を制御される。具体的には、粗調整時、即ちスィッチ SW3により電圧発生回路 5A 力もの出力電圧が選択されているとき、温度検出回路 4A及び電圧発生回路 5Aは 所定の電源電圧を印加され、微調整時、即ちスィッチ SW3により電圧印加端子 Tin を介して LPFl 1からの DC電圧が選択されているとき、電源制御信号により温度検出 回路 4Aと電圧発生回路 5Aの電源電圧を遮断又は電流を減少させる。その他の動 作は第 1の実施形態に係る図 1の PLL回路 1と同様であるため説明を省略する。

[0048] 以上説明したように、本実施形態に係る PLL回路 1Aによれば、発振周波数の粗調 整時に温度検出回路 4A及び電圧発生回路 5Aに電源電圧が印加され、微調整時 には温度検出回路 4Aと電圧発生回路 5Aの電源電圧を遮断又は電流を減少させる ため、第 1の実施形態に係る PLL回路 1と比較して消費電力を低減できる。

[0049] 第 3の実施形態.

図 7は、本発明の第 3の実施形態に係る PLL回路 1Bの構成を示すブロック図であ る。図 7において、本実施形態に係る PLL回路 1Bは、図 1に示した第 1の実施形態 に係る PLL回路 1と比較して、図 1の VCO回路 2に代えて VCO回路 2Bを備えた点 が異なる。 VCO回路 2Bは、図 1の VCO回路 2に比較して、発振器 6に代えて発振器 6Bを備えた点、及び、温度検出回路 4と発振器 6Bとの間に接続された電流制御回 路 20をさらに備えた点が異なる。それ以外の点については、 PLL回路 1Bは、図 1に 示した第 1の実施形態に係る PLL回路 1と同様であり、同一符号を付した構成要素 につ、ての詳細な説明は省略する。

[0050] 図 7において、電流制御回路 20は、温度検出回路 4からの温度検出結果の信号に 応じて発振器 6Bの電流を制御する。具体的には、温度検出回路 4の温度検出結果 の信号が所定のしき、値温度よりも高、ことを示すとき、発振器 6Bの電流を増加させ 、温度検出回路 4の温度検出結果の信号が所定のしきい値温度以下であることを示 すとき、発振器 6Bの電流を減少させ、それにより、発振器 6に流す電流を使用温度 によって最適化する。この場合、温度検出回路 4の温度検出結果の信号を電圧発生 回路 5と電流制御回路 20とで兼用するので、回路規模をほとんど増大させずに、使 用温度に応じて発振器 6Bに流す電流を最適化し、良好な位相雑音特性を広!ヽ温度 範囲で維持するとともに発振器 6Bの消費電流を減少させることができる。

[0051] 以上説明したように、本実施形態に係る PLL回路 1Bによれば、温度検出回路 4の 温度検出結果を用、て使用温度に応じて発振器 6Bに流す電流を最適化するので、 第 1の実施形態に係る PLL回路 1と比較して消費電力を低減することができる。

[0052] 第 4の実施形態.

図 8は、本発明の第 4の実施形態に係る PLL回路 1Cの構成を示すブロック図であ る。図 8において、本実施形態に係る PLL回路 1Cは、図 1に示した第 1の実施形態 に係る PLL回路 1と比較して、図 1の VCO回路 2に代えて VCO回路 2Cを備えた点 が異なる。 VCO回路 2Cは、図 1の VCO回路 2に比較して、図 1の温度検出回路 4に 代えて温度検出回路 4Cを備えた点が異なる。それ以外の点については、 PLL回路 1Cは、図 1に示した第 1の実施形態に係る PLL回路 1と同様であり、同一符号を付し た構成要素についての詳細な説明は省略する。

[0053] 図 9は、温度検出回路 4C及び電圧発生回路 5の詳細構成を示す回路図である。

図 9において、温度検出回路 4Cは、図 2に示した第 1の実施形態に係る PLL回路 1 の温度検出回路 4と比較して、抵抗 R2と接地電位との間に接続された抵抗 R3をさら に備え、比較器 15の出力信号によってオン及びオフを制御されかつ抵抗 R3に並列 に接続されたスィッチ SW5をさらに備える。

[0054] 図 9において、温度検出回路 4Cは、比較器 15からの出力信号によって制御される スィッチ SW5によって、電流源 14に接続される抵抗の値を、抵抗 R2の抵抗値と、抵 抗 R2の抵抗値及び抵抗 R3の抵抗値の和とで切替える。従って、比較器 15からの出 力信号によって、電流源 14側の基準電圧を切替えることができ、ヒステリシスコンパレ ータと同様の動作が可能になる。一般に選局時には数ミリ秒以下のロックアップ時間 を必要とするため、この時間内の温度変動幅以上のヒステリシス幅を有するように、抵 抗 R3の抵抗値を設定しておけばょ、。

[0055] このような構成であれば、仮に温度検出回路 4Cが所定のしきい値温度付近で動作 していても、温度検出回路 4Cがヒステリシス特性を有するため、ヒステリシス幅以下の 温度変動であれば、選局処理実行中に電圧発生回路 5の出力電圧が変化すること はなぐ図 8のスィッチ SW3が電圧発生回路 5の出力電圧を選択している粗調整時、 電圧発生回路 5の出力電圧を一定に保持することができる。またスィッチ SW5により 抵抗値を切替えて!/、るだけなので、消費電流の増加もな、。

[0056] 以上説明したように、本実施形態に係る PLL回路 1Cによれば、温度検出回路 4C がヒステリシス特性を有するので、消費電流を増加させることなぐ発振周波数の粗調 整時、電圧発生回路 5の出力電圧を一定に保持することができる。

[0057] なお、本実施形態にぉ、て、温度検出回路 4Cは、ヒステリシス特性を実現するため の構成の一例として図 9の回路構成を有するが、本発明はこの構成に限らず、他の 構成でもよい。また、ヒステリシス特性によって電圧発生回路 5の出力電圧を一定に 保持する構成としたが、ロジック回路等を用いて温度検出回路 4Cの出力論理を保持 する構成でもよい。

[0058] なお、第 1乃至第 4の実施形態に係る各 PLL回路 1, 1A, IB, 1Cを用いた無線装 置をチューナ等に用いた場合、広い周波数範囲の放送を受信できるとともに、良好 な位相雑音特性によって高品位な映像信号及び音声信号を再生することができる。

[0059] また、第 1乃至第 4の実施形態に係る各 PLL回路 1, 1A, IB, 1Cを用いた無線装 置を通信システム等に用いた場合、異なる周波数帯域を有する通信規格に対応でき ると共に、良好な位相雑音特性によって高品位な映像信号、音声信号及びデータ信 号を受送信することができる。

産業上の利用可能性

[0060] 以上説明したように、本発明に係る電圧制御発振回路及びそれを備えた無線通信 装置によれば、温度を検出して検出された温度に対応する粗調整用の第 1の制御電 圧を発生して出力する温度検出手段を備えたので、発振周波数の温度マージンを 削減でき、位相雑音を劣化させることなく広い発振周波数範囲を得られる。

[0061] 本発明に係る電圧制御発振回路及びそれを備えた無線通信装置は、例えば、チュ ーナゃ通信システム等に利用することができる。