CN1340909A - 带功率放大器的电压控制振荡器 - Google Patents

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Abstract

一种大功率型电压控制振荡器(VCO)包括(a)一用于接收控制电压的输入端,(b)一电压控制的振荡部分(VCO部分),对它供给控制电压,(c)一功方,对它供给来自VCO部分的输出,(d)一匹配电路,对它供给来自功率放大器的输出,(e)一输出端,对它供给来自匹配电路的输出,(f)用于独立地调节或检测该VCO部分和该放大器的检测装置,(g)用于防止来自放大器对VCO部分干扰的防干扰装置,(h)用于把由放大器产生的热量放发到外部的一散热片,以及(i)一电路板,在这块电路板上容纳了在从(a)到(h)能描述的单元。这种结构使诸如蜂窝电话之类的器件能以较高的生产率还能减小尺寸被组装起来。

Description

带功率放大器的电压控制振荡器
本发明涉及到用于一种诸如蜂窝电话之类器件的电压控制振荡器，特别涉及带有功率放大器的电压控制振荡器，并且这种振荡器对减小使用这种振荡器的器件的尺寸是有贡献的，也可提高组装这种器件的生产率。
图24是使用电压控制振荡器的常规蜂窝电话的方框图，在图24中，该常规蜂窝电话包括下列单元：
(a)天线1；
(b)耦合到天线1的天线开关2；
(c)耦合到开关2的第一端点的表面声波(SAW)滤波器3；
(d)接收来自滤波器3输出并包括一低噪音放大器(LNA)4的解调器/调制器5；
(e)耦合到解调器/调制器5的控制电路6；
(f)接收来自解调器/调制器5输出的电压控制振荡器(VCO)7；
(g)接收来自VCO7输出的功率放大器8；和
(h)耦合到放大器8和开关2的第二端点之间的低通滤波器(LPF)9。
在上面讨论的常规蜂窝电话的操作将在本文下面描叙，被天线1接收的一个信号通过SAW滤波器3输送并由LNA4放大，然后在解调器/调制器5的解调部被解调。从解调器/调制器5来的输出由控制线路6解码，并由一显示部分(未示出)显示并作为一音频输出来提供。
通过键盘(未示出)输入的一个信号或通过话筒(未示出)输入的一音频信号馈入控制电路6，从控制电路6来的输出由解调器/调制器5的调制部分调制。从解调器/调制器5来的输出由VCO7转变为载波。从VCO7来的输出由功率放大器8放大并馈入LPF9，它滤去了较高的谐波。从LPF9来的输出通过开关2输送并由天线1发射。
同时，蜂窝电话已很好地被消费者接受，因此，轻而易举地把部件组装到蜂窝电话是所要求的。开关2，SAW滤波器3和LPF9可用低温共烧结陶瓷技术来制造，并且已被集成到一块电路板上。解调器/调制器5可由硅-锗(SIGE)技术来制造，所以它被集成到一片IC芯片上。控制电路6也被集成到一片互补金属-氧化物-半导体(CMOS)。
器件制造商可以轻而易举地把这些集成的部件组装到蜂窝电话中去，然而，VCO7和功率放大器8还没有被集成。因为这两种部件在工艺技术和制造方面都分属于不同的领域，因此，难于把它们集成。
本发明对上面讨的问题提出建议和旨在提供带有功率放大器的电压控制器振荡器(VCO)，为振荡器对简化包括在蜂窝电话中的器件组装有贡献。
本发明的带有功率放大器的VCO包括下列单元：
(a)用于接收控制电压的输入端；
(b)用于接收控制电压馈入输入端的电压控制部分(VCO部分)；
(c)用于接收来自VCO部分输出的功率放大器；
(d)用于接收来自功率放大器输出的匹配电路；
(e)用于接收来自匹配电路输出的输出端；
(f)用于独立地调节或检测VCO部分和功率放大器的检测装置；
(g)用于防止从功率放大器到VCO部分干扰的防干扰装置；
(h)用于散发由功率放大器产生的热量的散热装置，以及
(i)用于容纳列于(a)项到(h)项的那些部件的一块电路板。
这种带有功率放大器的VCO结构能轻而易举地组装包括蜂窝电话在内的器件。
目前发明的另一带有功率放大器的VCO包括下列单元：
(a)用于接收控制电压的输入端；
(b)用于接收控制电压馈入输入端的电压控制振荡部分(VCO部分)。
(c)用于接收来自VCO部分的输出，并把几个放大电路彼皮串联地耦合起来的功率放大器；以及
(d)用于接收来自功率放大器的输出端。
该VCO部分和在功率放大器第一级的放大电路至少包括一平衡电路，并且一平衡到/从不平衡转换电路被提供于功率放大器中，由它输出一个不平衡的信号。列于从(a)-(d)的部件被容纳于一多层电路板，它可以表面安装。
这种结构能让带有功率放大器的VCO按照包括蜂窝电话的器件那样安装，因此这些器件能被轻而易举地制造。在功率放大器中的未级功率放大器电路输出不平衡的信号，所以平衡到/从不平衡输换电路不需要单独地耦合到功率放大器的输出。因此，没有由于平衡到/从不平衡转换电路而引起的功率损耗，从而可以节约电源。
图1是根据目前发明第一示范实施例的一带有功率放大器的电压控制振荡器(VCO)的方框图。
图2是示出示于图1的VCO的第一例检测装置的线路图；
图3是示出示于图1的VCO的第二例检测装置的线路图；
图4是示出示于图1的VCO的第三例检测装置的线路图；
图5是示出了示于图1的VCO的谐波滤去电路的图案；
图6示出了示于图5的谐波滤去电路的特性曲线图；
图7是示于图1的VCO的第一例防干扰装置的横截面图；
图8是示于图1的VCO的第二例防干扰装置的横截面图；
图9是示于图1的VCO的第三例防干扰装置的横截面图。
图10是示于图1的VCO的第四例防干扰装置的方框图。
图11是示于图1的VCO的第一例散热装置的截面图，
图12是示于图11的散热装置的平面图。
图13是示于图1的VCO的第二例散热装置的平面图。
图14是示于图1的VCO的第三例用热装置的截面图。
图15是示于图14的散热装置的平面图。
图16示出了示于图1的VCO的匹配电路的基本电路。
图17是示于图1的VCO的第一例匹配电路的电路图。
图18是示于图1的VCO的第二例匹配电路的电路图。
图19是示于图1的VCO的第三例匹配电路的电路图。
图20是装配了根据第一实施例的两个VCO的方框图。
图21是根据目前发明的第一实施例的VCO的下面附有一簿片的电路图。
图22是根据目前发明的第二示范实施例的VCO方框图。
图23是根据目前发明的第三示范实施例的VCO方框图。
图24是使用一常规VCO的蜂窝电话的方框图。
目前发明的示范实施例随同对附图的参考说明如下：
第一示范实施例
图1通过图21涉及到一根据第一示范实施例带有功率放大器的电压控制振荡器(VCO)。图1是示出根据第一实施例的VCO的方框图。在图1中，把用于接收控制电压的输入端11耦合到VCO发12。把从来自振荡部分12的输出耦合到用于由振荡部分12频率振荡的测检器末端13，和到检测装置14，它是被来自测检末端15的讯号所控制。把检测装置14的输出馈入输出端18。把功控制端点19耦合到放大器16，而它的功率幅度由来自端点19的一个信号所控制。这种结构可使输出功率依赖于通信距离来控制，例如，在短距离时，可把功率幅度放低以节约电源。耦合到放大器16的散热装置20为了对付高功率运作把放大器16产生的热量散发出去。防干扰装置49防止信号从放大器16分流出去以免使振荡分段12受到干扰。这些电路都被容纳在由树脂制成的一块多层电路板21上。
检测装置14把振荡部分12和放大器16分开，并独自地调节或检测这两个单元，由于这检测装置14根据第一实施例内建于VCO内，所以能轻而易举地调节或检测VCO。该VCO被容纳在一块多层电路板21上，因而可以轻而举地把VCO装配在一只器件上。
匹配电路17设有任何损耗地把来自放大器16的输出转送到器件的低通滤波器(LPF)。由于这匹配电路17内建于VCO，所以传送功率可以没有任何损耗地供给到该器件。
图2示出了在上面讨论的第一例检测装置的电路图，图3示出了第二例检测装置的电路图和图4示出了第三例检测装置的电路图。图5示出了谐波滤除电路的图案。图6示出了示于图5的谐波滤除电路的特性曲线。
在图2中，来自VCO部分12中的输出通过具有50千的条带24馈入多层电路板21的边侧电极22。另一边侧电极23与它邻接但与电极22无关。电极23通过具有50个的条带25与功率放大器16的输入端耦合。照这样，来自VCO部分12的输出和到放大器16的输入是被独立地分流出电路板21的外面。因此VCO部分12和放大器16是被电隔开的，因而，这两个单元轻而易举地被独自地调节或检测。
例如，放加一加压到示出图1的输入端11，然后用激光光束平衡调整来调节一图案电或使在VCO发12中形成一菜振电路，而在电极22处监控一振荡频率(也起到示于图1的监控端13的作用)。另一方面，施加一信号到电极23，然后用激光光束平衡调整来调节一图案感应，包括放大器16或匹配电路17，而在示于图1的输出端18处监控一个输出。
在调节或检测之后，电极22与具有50f的带在电路板外面(在器件的侧面)相耦合。
图3示出了第二例检测装置14。在这个例中，由搭接电阻制成的连接部分26被装置在VCO部分12的输出测之后，零f的搭接金属线与连接部分26相耦合。因此，边侧电极22和23不必要在器件的侧面彼此耦合。
在这例中，开搭片27被装到条带24。把开路搭片27的长度设置在来自VCO部分12的一个频率输出的第三谐波的1/4波长处，从而衰减了该第三谐波。开搭片28被装到条带25，而这个开路搭片的长度则被设置在来自VCO部分12的一个频率输出的第二谐波的1/4波长处，从而衰减了该第二谐波。
图4示出了第三例检测装置14。在这例中，来自VCO部分12的输出通过耦合电容29(约50F芯片电容)被供给到具有50f的条带30。条带30通过开关二极管31耦合到具有50f的条带32，而条带32被耦合到放大器16的输入端。
带30被耦合到边侧电极32也通过电阻33(约470f芯片电阻)被耦合到图案电感34的第端点。图案电感34的第二端点被耦合到电源35。电感34的长度被设置在VCO的振荡频率的1/4波长处，所以从电阻33看，电感34实际上是开路的。换句话说，从电阻33看该阻扰在振荡频率时是无穹大的，因此，它不会有损害地影响VCO部分到放大器16的带连接。电阻37的值(约470f)被设置为与带30约十倍的值(50f)一群多，以至电阻33不会影响条带30的特征阻抗。
同样，条带32耦合到边侧电极13，也通过电阻36(约470f芯片电阻)耦合到图案电感37的第一端点。电感37的第二端点接地。电感37的长度被设置在VCO部分12的振荡频率的1/4波长处，以致从电阻36看，电感37实际上是开路的。电阻36不会影响带32的特征阻抗。
检测器件40的接触探针38监控了VCO部分12的振荡频率。通过探针38被监控的信号通过电路39馈入到检测器件40。探针38通过电阻41约(470f)耦合到负电源42(约15V)。检测器件的探针43供给。一个信号给放大器16。检测器件45通过电容44把这个信号供给到探针43。
使探针38与电22接触，以至负电源42在二极管31上加上反向偏压，因而二极管31处于关态。所以，这两个单元都能独自地被调节或人测，当探针38离开电极22时，电源35在二极管上加上正向偏压，因而二极管31处于开通，于是VCO部分12被耦合到放大器16。
正如上面讨论的，开一关装置是简单地被构成的，即二极管31的正极通过电阻33耦合到电源35，而二极管31的负极通过电阻36接地。这个开一关装置能在VCO部分12的输出端和功率放大器16的输入之间开通和关闭，以使VCO能减小尺寸和在便宜的成本下生产。
图5示出了示于图1的带有功率放大器的VCO中的谐波滤除电路的图案。图6示出了示于图5的谐波滤除电路的特性曲线。这个谐波滤除电路是装在VCO部分12的输出端。
在图5中，开路搭片51和52被装到条带50，并与示于图1中的VCO部分12的输出端耦合。两个搭片51和52的长度都被设置在提供给带50的频率的1/4波长处，以至该频率被滤掉。图6示出了该特性曲线，纵轴53代表一个被衰减的数量，而横轴54代表一个频率。例如，搭片51的长度被设置在VCO部分12的双倍振荡频率的1/4处，则VCO部分12的第二谐波衰减降到点55。同样，搭片52的长度被设置在VCO部分12的三倍振荡频率的1/4处，第三谐波被衰减降到点56。照这样，搭片51和52被装到VCO部分12的输出端，以使干扰谐能被滤除掉。
正如上面讨论，在这第一实施例中，搭片被提供来滤除谐波，谐波的频率至少与从VCO部分12供给振荡频率的二倍一样，以使这谐波能被滤除。结果是几乎没有可能有干扰波输出。
图7，8和9示出了示于图1的在带有功率放大器的VCO中的第一、第二和第三例防干扰装置的横截面图。图10示出了第四例的方框图，示于图7的第一例图示了在电路板21上，VCO部分12的有源侧面60(部件装贴的侧面)由一金属屏蔽盒61所覆盖。这种结构防止了来自放大器16的干扰波进入VCO部分12。放大器16不用屏蔽盒覆盖，所以，它对外部是开放的，这种开放改善了热发散的能力。
在示于图8的第二例防干扰装置中，金属屏蔽盒63被末覆盖放大器16的有源侧面，在示于图7的第一例的顶部，从而防止自放大器16的干扰供给至VCO部分12。第二例也为在电路板21上的整个有源侧面(部件装贴的侧面)提供屏蔽，并且由于整个屏蔽，所以在外壁上从物理角度来说没有顶峰和低谷，以使VCO作为一个整体能被轻而易举地运用。
在图9所示的第三例中，整个屏蔽盒64覆盖了VCO部分12的有源侧面60和放大器16的有源侧面61。切割屏蔽盒64其中的一部分并把这部分弯90度形成分隔板65。分隔板65根据高频把两个有源侧面60和62分开，从而防止了来自放大器16的干涉皮侵入进VCO部分12。用切割并变转盒子64的这部分而产生的孔66被放大器16的有源侧面的上面，以使放大器16获得较好的散热。分隔板65的下部末端处通过孔67与电路板21焊接，并且也接地，在这第三例中，由于屏蔽盒64是整块的，所以可以降低成本。在放大器侧面上的顶板被割，以使放大器16的散热被改善。
示于图7-9的盒子61，63和64是用工具模冲压一簿片金属并在冲压方向弯转90度而制成的。弯转部分的末端通过电路板21的侧面电极接地，这种结构能使盒子61，62和64直接接地。因此这些盒子几乎不会被外面来的干扰侵入。用工具模冲压金属簿片产生了一些毛口；然而，这些毛口是被做到与侧面电极相接触，这种接触在弯转末端和侧面电极之间产生空隙。因为由于毛细现象焊料会填充进这些空隙中，所以可以获得可靠的焊接。
图10示于出了第四例防干扰装置。这个例子说明了VCO部分12和放大器16，两者都示于图1，能由用SiGe制成的平衡电路形成，以使由平衡电路形成的VCO部分12和放大器16被制成为VCO部分70和功率放大器71。这种结构能使这两种单元起到阻止从外面来的干扰的作用。一个来自放大器71的输出，通过平衡到/从非平衡转换器72作为一个非平衡信号输出。示于图10的放大器71和示于图1的放大器16，两者都是由三个被此串联耦合的放大单元73，74和75所形成的，并能获得的1300倍的幅度。换句话说，3mW的输入被放大到4W的出。根据这第四例，对这电路的干扰被防止了，所以，防干扰装置是在稳定的方式下工作的，因此可以被集成，以使能达到减小尺寸和降低成本的目的。
提供了各种型式的防干涉装置，使得可以防止从外面到VCO部分70的干扰。结果使得轻而易举地来设计这种器件。
图11示出了示于图1的VCO的第一例散热装置的横截面图，而图12则是同一散热装置的平面图。图13是第二例散热装置的平面图。图14示出了第三例散装置的横截面图，而图15则是同一散热装置的平面图。
示于图11的第一例散热装置具有如下的结构
(a)功率放大器16被放在多层电路板21上。
(b)散热部分16a被放在放大器16的底部，并且通过几个贯穿孔80导出到到电路板21的下部的面81。
在这个例子中，备有9个贯穿孔80，和它们的横向约是0.5mm。在电路板21的上部的面上制作了铜箔82，而在电路板21的下部的面上制作了铜箔83。
这两块铜箔82和83都与贯穿孔80相连接，所以热量能有效地被传导。铜箔83还与器件本身耦合并散发热量。在电路板21的第二层上，制作了接地平面84，而另一接地平面制作在第四层。这两块接地平面84和85都与贯穿孔80耦合，从而有助于散发来自放大器16的热量。
参考图11对多层电路板21作进一步详述。电路板由玻璃环氧树脂制成并有5层。正如上面所讨的，第二和第四层是起接地平面84和85的作用。第三层具有条带86和电感器87。这种结构可使带86具有较高的Q值。这是因为带86被夹在接地平面84和85之间。
在下部的面81上，除了一部分边侧电极和用于散热的铜箔83外，没有装配单元。铜箔83具有与放大器16大至相同的外部尺寸。这种结构可使在器件中的结构布线具有较少的限制。换句话说，电路板21是被放置在器件的印刷好的电路板上，而电路板21的下部的面81没有导线因而是绝缘的。所以，在器件的印刷好的电路板(PCB)上，导线可以自由地行线不必担心短路，因而可以轻而易举地操作PCB。
图12是示于图11中所有部件的平面图。正如图12中示出的，9个贯穿孔以相等的间隙装备在放大器16的下部的面。
正如上面的讨论，在第一例散热装置中几个贯穿孔80被装备在面向功率放大器16的底板的多层电路板21中，而来自放大器16的热量通过贯穿孔80向电路板21的下部的面发散。在电路板的外面可以装备一散热板到引出到多层电路板21下部的面的贯穿孔80，幸亏这外部的散热板所以散热特性得以显著地改善。装备在21的内层的接地平面84和85耦合到贯穿孔80，从而，在没有扩大尺寸的情况下，进一步提高了散热特性，换句话说，接地平面84和85除接地之外还起着散热的作用。
示于图13的第二例散热装置包括一个大的贯穿孔88，它是被填入了焊料从而散发来自电路板的下部的面的由放大器16产生的热量。在这个情况下，由于贯穿孔88是大的，所以可以利用这贯穿孔88轻而易举地替换放大器16。在这个例子中，贯穿孔的横向为1.5mm，贯穿孔88的横截面面积可以是放大器16的底面积的50％。
第二例散热装置具有大的贯穿孔88，因此，可以轻而易举地从多层电路板21的下部的面，替换或修理功率放大器16。可以把在电路板21外面的散热板装备到引出到电路板21的下部的面的贯穿孔88，以使散热特性依赖于散热板得以改善。
示于图14的第上例散热装置具有如下的结构：多层电路板21的上部的面覆盖有金属屏蔽盒90。屏蔽盒90的一部分被切割并弯转，从而形成接触部分91。使接触部分91与放在电路板21上的放大器16的顶板相接触，所以散发了来自放大器16的热量。分隔板92是用盒90单一地形成的。分隔板92根据高频把VCO部分12与放大器16隔开，所以来自放大器16的谐波不会干扰VCO部分12。
图15是示于图14中的所有单元的平面图。正如在图15中所示，接触部分91做成如新形成的放大器16差不多一样的形，和许多具有小直径的散热孔93(在本例中是14个孔)被制作在接触部分91的周围。
在第三例中，正如上面所讨论的，装备了覆盖功率放大器的屏蔽盒90，并且切割和弯转一部分盒子，从而使该部分与放大器16的顶面相接触。因此，屏蔽盒90同时起到散热板和屏蔽的作用。
图16示出了示于图1的在大功率VCO中的匹配电路的基本线路图。图17，18和19示出了示于图1的第一，第二和第三例匹配电路17。这些匹配电路的例子把放大器16的几个欧姆的输出阻抗转换到50f系统，从而降低了信号传输的损耗。
在图16中，功率晶体管1000的集电极通过电容101与输出端102耦合。电感器103耦合于输出端102和接地之间。晶体管100的发射极接地。根据在晶体管100的集电极和收集极之间的静电电容C0与电容器101的静电电容C1的比，晶体管100的输出阻抗适合于条带的特性阻抗(50f)。形成了一个由电容为C0和C1与电感器103的电感一起组成的调谐电路，所以从晶体管100的输出被有效地提供给输出端102。
在示于图17的第一例匹配电路17中，示于图16的电感器103是由串联耦合的图案电感器104和105做成的。电感器104被制作在电路板21的第三层，并通过贯穿孔引出到电路板21的顶面，然后与电感器105耦合，它是为用平衡调整106与激光光束匹配而被调节的。
在第一例匹配电路中，正如在上面讨论的，图案电感器1-5的电感是被调整的，所以来自功率放大器16的功率可在没有损耗下被送出，这电感器是用激光光束调整的，所以可使调整自动进行的。图案电感器105的调整部分是被制作在电路板21的上部的面，所以可轻而易举地实施调整。图案电感器的非调整部分是被制作在电路板21的内层，所以匹配电路能被减小尺寸。
在示于图18的第二例匹配电路和中，示于图17的电容器101是用激光平衡调整电容器107，108和109并联耦合制成的，而这些电容器在不要时用激光光束来平衡调整110，所以输出阻抗被调节好了。
用激光平衡调整电容器107，108和109来调节静电电容，因此，输出阻抗可被准确地匹配，而这调节是用激光光束来实现的，所以，调节能自动进行。
如果图案电感器和激光平衡调整电容器这两者都可被调节，电和静电电容能被独自调节，使得输出频率和输出阻抗的穿通特性两者都可准确地匹配。
在示于图19的第三例匹配电路中，示于图17的匹配电路17是根据一控制电压用可变电容量电容器来调节的。
在图19中，功率晶体管100的电极是通过串联耦合的电容器112和变容二极管111接地的。二极管111的静电电容按如下来调节，根据一来自控制端113的信号来控制控制电路114，然后把存储器115设置在一给定值。用D/A转换器116把存储器115的值转换到模拟电压，这模拟电压是通过电感器117加到二极管111的阴极，从而调节二极管111的静电电容。滤波电容器118被耦合于D/A转换器116的输出端和接地之间。
这第三例匹配电路，正面上的面所讨论的，包括可变电容量电容在111和电感器103，而可变电容量电容量111是被一电压来控制的，从而实现匹配。因此，这匹配电路能从外部被轻而易举地电调节，而当每次一个频带被开上或关掉时，一最佳值通过调节能跟随这频带。根据来自控制端113的一个信号的控制电压控制了加于可变电容量电容器111的电压，所以当一次该频带被开上或关掉时这最佳值通过调节自动地跟随。
图20是一方框图，在这图中装配了两只根据第一实施例的具有功率放大器的VCO。在图20中，一用于全球系统的移动通信(GSM)中的带有功率放大器的VCO，其中的VCO输出一个900MHz的频率和一用于数字通信系统(DCS)中的VCO，而其中的VCO输出一个1800MHz的频率，这两只VCO被装贴到一多层电路板120。这种结构使得能够轻而易举地实现双频带蜂窝电话。
示于图20的带有功率放大器的VCO的结构是被详细描述的。用于GSM的输入端121接收一个用于GSM的控制电压。端点121耦合到第一VCO122的一个输入端，和来自VCO122的一个输入出被输送到第一VCO的输出端123。VCO122的这个输出通过第一检测装置124和第一匹配电路125也被馈入进第一功率放大器126的输入端，第一功率控制127耦合到放大器126，其中的输出通过第二匹配电路128被输送到用于GSM的输出端129。
另一方面，用于DCS的输入端131接收一个用于DCS的控制电压。端点131耦合到第二VCO132的一个输入端。来自VCO132的一个输出被输送到第二VCO的输出133。一个来自VCO132的输出通过第二检测装置134和第三匹配电路135被馈入进第二功率放大器136的一个输入端。第二功率控制匹配电路138被耦合到用于DCS的输出139。
来自VCO122和VCO132的两个输出都通过OR电路140被馈到锁相环路(PLL)端点141，VCO122和132的两个端点电极都相对于印刷极120被对称地装配。这种布置使得器件的布线图案能轻而易举地被放线。
两者皆示于图1的防干扰装置49和散热装置都没有在图20中列出；然而，它们都像在其它的实施例中一样地被装配。匹配电路和125和135被装配在VCO122，132和放大器126，136之间，所以它们匹配了VCO和放大器的阻抗并实现了很很少损耗的传输。同样，放大器126和136如示于图10所描述的分别包括三个放大单元，在三个放大单元的相应的耦合路线上，为了要匹配阻抗以降低损耗，所以装配了匹配电路(末示出)。
包括多个VCO部分和功率放大器的带有一功率放大器的VCO可用于多频带蜂窝电话。制作在电路板120边侧上的电极彼此被对称地放置，以至相应的频带彼此之间不会干扰而因，也可轻而易举地设计电路板。这器析的电路板可以容纳对称安排的单元，以至可以轻而易举地设计电路板。
图21是附装于根据目前发明的第一实施例的VCO下面的一簿片的电路图。更具体地说图21示出了粘附到多层电路板21下表面的簿片150的电路图。
在图21中，在簿片150之内装置了用于电源的旁路电容151，它供电源给VCO和包括电容器152、153，154并供给一控制电压的滞后一起前一滤波器149，需要大电容量的电容器153，使用一簿膜电容，所以电容器153可以做得很簿而在抗外力引起的震动方面是稳定的。换句话说，如施加震动时不会产生噪声的滞后—超前—滤波器149是适用的，因为簿膜电容器不会有压电效应。
到簿片150的输入155通过滞后—超前—滤波器149和LPF156被输送到有功率放大器的VCO157的输入端11。来自VCO157的输出18，按照原排从端点158被抽出。端点159通过电容器151接地并且也直接耦合到VCO157的电源端。
正如上面讨论的，簿膜电容器粘贴在多层电路板的下表面的下面，而这个电容器至少被用作为滞后—超前—滤波器的电容器，它供给VCO部分一个控制电压。这种结构可使目前发明的带有功率放大器的VCO在抗振动时能获得频率稳定，因为簿膜电容不会有压电效应，由于VCO使用了簿膜型电容器，所以VCO的高度几平没有增加。
第二示范实施例
图22是根据第二示范实施例的带有功率放大器的电压控制振荡器(VCO)的方框图。在图22中，输入端211接收控制电压，和端点211通过共振电路212，耦合到平衡放大电路213。来自平衡放大电路213的输出，作为来自VCO发214的输出被输送到两个输出端215，并通过匹配电路216供给功率放大器217。来自放大器217的输出被输送到输出端218。振荡部分214和放大器217的接地(末示出)独自地被引出到封装的外面，以使振荡部分214和放大器217不会相互干扰，因而它们能100％发挥它们的性能。
放大器217是由三个放大电路219，220和221按此顺序串联耦合而形成的。放大电路219把一个约为5dB(约3mW)的信号放大到约20dBm，下一个电路220把这个信号放大到约30dBm，然后第三个放大电路把这个信号放大到约36dBm(约4mW)并把放大的信号输出到端点218。在一常规的VCO中，由于平衡到/从不平衡转换电路，这平衡到/从不平衡转换电路是装在第一级的放大电路219。因此从端点218抽出的约36dBm信号不需要常规的平衡到/从不平衡转换电路和，所以，可以预料到不会有信号的衰减。结果，蜂窝电话的天汇集了目前发明的VCO原有的约36dBm信号的输出。
同时，在图22中，功率控制端222耦合到放大器217。放大电路219，220，221的幅度是放。被来自功率控制端22输入的信号所控制的，以至可任意地控制来自放大器217的输出功率。这种我能使输出功率根据通信距离来控制，例如，在短程通信的情况下，功率输出电平是被降低的，从而降低了在放大电路221中的消耗电流。结果，达到节约电源的目的。
在这第二实施例中，平衡到/从不平衡转换电路是集成在放大电路219中的。所以，面前的放大电路220和221是非平衡放大电路。这种结构可使端点218输出一个非平衡信号，因此，据此就不需要平衡到/从不平衡转换电路有约1.0dBm的损失。振荡部分214包括平衡型共振电路和212和平衡放大电路213。匹配电路216和第一放大电路也包括一平衡电路。
当振荡部分214和放大器217由DiGe技术制成时，那些较低成本和与由砷化(GaAs)做成的常规的作比较具有大至一样性能的单元是可以得到的，输入端211，输出端215，218和功率控制端222从电路板223的侧面上被引出，从而可进行表面固定。
用于这实施例的带有功率放大器的VCO具有如下的优点，(1)VCO是被容纳在可进行表面固定的一块电路板223之内，VCO可按照原样被固定到诸如蜂窝电话一类的器件。因此这器件可被轻而易举地生产。(2)在功率放大器217中，最后的放大电路221输出非平衡信号，所以，在放大器217的输出端不需要额外的平衡到/从不平衡转换电路。结果，由于这平衡到/从不平衡转换电路可以预料到没有功率损耗，因而可以节省电源。(3)VCO部分214和至少第一放大电路219包括平衡放大电路，和功率放大器217由三个放大电路219，220和221形成。这种结构可使一小信号从平衡转换到非平衡，反之亦然，因此放大器217仅损失少量功率和几乎不会遭遇外部信号的干扰。
第三示范实施例
图23是根据目前发明的第三实施例中的带有功率放大器的电压控制振荡器(VCO)的方框图。在这第三实施例中，一输出频率为900MHz的VCO和另一输出频率为1800MHz的VCO被固定到一个封装230。这些VCO分别在移动通信的全球系统(GSM)和数字通信系统(DCS)中使用。因此具有这种结构的VCO能轻而易举地实现双频带蜂窝电话。
根据第三实施例的VCO的结构说明于下：来自GSM频带的相探测器231的输出被馈入进控制电压的输入端233。控制电压对GSM和DCS两者是共用的，并通过低通滤波器(LPF)232被装到封装230。馈入端点233的控制电压通过共振电路和234耦合到平衡放大电路235。来自平衡放大电路235的输出作为来自VCO部分的输出通过输出端236被馈入相检测器231。来自平衡放大电路和235的输出通过匹配电路和237被馈入功率放大器238。把来自放大器238的输出供给到用于GSM的输出端239。放大器238，与在第一实施例中一样，由串联耦合三个放大电路240，241和240而形成的。第一放大电路240执行平衡放大并包括平衡到/从不平衡转换电路。
另一方面，来自DCS频带的相探测器243的输出通过LPF232被馈入输入端233。其它用于DCS的电路与用于GSM的那些电路是相同的，因此附加了脚标“a”到参考标记上，从而简化了描述。
在图23中，来自功率控制电路244的输出被馈入第一放大电路240，240a，第二放大电路241，241a和第三放大电路和242，242a，这种结构能控制放大器238和238a的幅度，可从功率控制端245控制这个幅度，而这一点与第二实施例中是相同的。装到从输出端239，239a的引出带的耦合器246和246a可监控输出功率。
散热片247，247a被热耦合到放大器238，238a，而且也耦合到放大器238，238a的接地端。散热部分，诸如散热片247，247a，从封装230的侧面被引出。散热片247和247a可装于封装230的底部。它们也可以被耦合到器件的母板。
正如上面讨论，散热片247，247a从封装230并作为它的端点被引出的，所以，通过这些端点可以把较大的散热片安装到该封装，其结果是节约了电源。
散热片247，247a可以被制作在封装230的侧面，并使它们比其它端点较大，使得较大的端点本身具有散热的特性。由于这些端点被制作在封装的侧面，所以这种结构可进行表面固定。
散热片247，247a可被耦合到功率放大器238，238a的接地端，所以可以减少一些端点，和几乎接收不到外部噪音。
正如示于图23，用于GSM的大功率VCO的外部端点和用于DCS的外部端点相对于封装230被对称地装配着。这种端点的安排使得在器件母板上的图案轻而易举地被划定。
除实施例1-3外，电压控制振荡(VCO)部分人和功率放大器可以在各自的封装中独立地集成。在这个情况下，VCO发由SiGe技术制成，面功率放大器可采用磷化镓(GaP)或氮化镓(GaN)技术制成。
幸亏使用这些技术，VCO部分和放大器才能由不同的技术制造，所以，能改善成品率还有生产率，而较好的成品率实现了较低的成本。
VCO部分的复系统还有功率放大器的被分别集成在一个封装中，一个系统接着一个系统，而这些封装被固定于一块电路板，因此制成了用于多频带的大功率VCO，而这就可用于多频带，蜂窝电话。

Claims (43)

1、一带有功率放大器的电压控制振荡器(VCO)，其特征在于包括：
(a)用于接收控制电压输入端；
(b)被提供控制电压的电压控制振荡部分(VCO部分)；
(c)被提供来自所述VCO部分输出的功率放大器；
(d)被提供来自所述功率放大器输出的匹配电路；
(e)被提供来自所述匹配电路输出的输出端；
(f)检测装置，用于对所述VCO部分和所述功率放大器独立地执行调节或检测之一；
(g)防干扰装置，用于防止所述功率放大器对所述VCO部分的干扰；
(h)散热装置，用于使所述功率放大器产生的热量散发到外面；以及
(i)安装(a)-(h)项中所述单元的电路板。
2、如权利要求1所述的VCO，其特征在于，所述检测装置包括(f-1)在所述电路板一个侧面上的一个电极，被提供来自所述VCO部分的输出，和(f-2)在所述电路板的侧面上的另一电极，提供独立于所述VCO部分输出的输入给所述放大器。
3、如权利要求1所述的VCO，其特征在于所述检测装置包括(f-1)在所述电路板一个侧面上的一个电极，被提供来自所述VCO部分的输出，(f-2)在所述电路板侧面的另一电极，向所述放大器提供输入，和(f-3)在所述VCO部分的输出端和所述放大器输入端之间的桥式电阻安装部分。
4、如权利要求3所述的VCO，其特征在于向所述VCO部分的输出提供搭片，所述搭片用于消除的谐被至少两倍于来自所述VCO部分供给的振荡频率。
5、如权利要求1所述的VCO，其特征在于所述检测装置包括(f-1)在所述电路板一个侧面上的电极，它是由来自所述VCO部分的输出所馈电的，(f-2)在所述电路板该侧面上的另一电极，它是把输入馈电到所述放大器的电极，(f-3)二极管，它位于所述VCO部分的输出端和所述功率放大器的输入端之间，和(f-4)通一断装置，它用于从外部启动所述二极管的开通和断开。
6、如权利要求5所述的VCO，其特征在于所述通一断装置通过第一电阻，将二极管的阳极与电源耦合并通过第二电阻将二极管的阳极与接地耦合。
7、如权利要求6所述的VCO，其特征在于第一电阻的值约为耦合到所述VCO部分的输出端的第一条带的特征阻抗的十倍，而第二电阻的值约为耦合到所述功率放大器的输入端的第二条带的特征阻抗的十倍。
8、如权利要求6所述的VCO，其特征在于图案电感器放置于第一电阻和电源之间，而且也在第二电阻和接地之间，所述图案电感器的长度相当于所述VCO部分所供给振荡频率的约1/4波长。
9、如权利要求1所述的VCO，其特征在于所述防干扰装置用一屏蔽盒覆盖所述VCO部分。
10、如权利要求1所述的VCO，其特征在于所述防干扰装置用一屏蔽盒覆盖所述VCO部分和所述功率放大器，并且所述装置用隔板分隔所述VCO部分和所述放大器。
11、如权利要求1所述的VCO，其特征在于所述防干扰装置用单一的屏蔽盒覆盖所述VCO部分和所述功率放大器，并在所述放大器的一边切割并弯转屏蔽盒的顶板来分隔所述VCO部分和所述放大器。
12、如权利要求1所述的VCO，其特征在于所述VCO部分和所述功率放大器二者分别由平衡电路所组成。
13、如权利要求1所述的VCO，其特征在于所述电路板是由多层电路板制成，并且所述散热装置在多层电路板的一个区域上提供多个贯穿孔，而这个区域相当于所述放大器的底面，由所述放大器所产生的热量通过这些贯穿孔传输到多层电路板的下部侧面。
14、如权利要求13所述的VCO，其特征在于装于多层电路板内层的接地平面耦合到贯穿孔。
15、如权利要求1所述的VCO，其特征在于所述电路板是由多层电路板所制成和所述散热装置在多层电路板的一个区域提供一个大的贯穿孔，而这个区域相当于所述放大器的底面，由所述放大器产生的热量通过这个贯穿孔被传输到多层电路板的下部侧面。
16、如权利要求1所述的VCO，其特征在于所述散热装置提供一个屏蔽盒，这个屏蔽盒覆盖了所述放大器并切割和弯转该屏蔽盒的顶板，因此该屏蔽盒的被切割部分能实现与所述放大器的顶面相接触。
17、如权利要求1所述的VCO，其特征在于所述匹配电路包括一电容器和一图案电感器，而匹配调节是用激光光束平衡调整该图案电感器来实现的。
18、如权利要求17所述的VCO，其特征在于所述电路板是由一多层电路板所制成，而图案电感器是由第一图案电感器和第二图案电感器彼此串联耦合而组成，其中第二图案电感器是在多层电路板的一内层形成的而第一图案电感器则是在多层电路板的上部侧面上形成的，因此匹配调节是通过用激光光束平衡调整第一图案电感器来实现的。
19、如权利要求1所述的VCO，其特征在于所述匹配电路包括一激光平衡调整电容器和一图案电感器，而匹配调节是用激光光束平衡调整该激光平衡调整电容器来实现的。
20、如权利要求1所述的VCO，其特征在于匹配电路包括激光平衡调整电容器和图案电感器，而匹配调节是通过用激光光束平衡调整该图案电感器和激光平衡调整电容器这两者来实现的。
21、如权利要求1所述的VCO，其特征在于所述匹配电路包括可变电容量电容器和电感器，而匹配是通过加电压到可变电容量电容器来实现的。
22、如权利要求21所述的VCO，其特征在于为了匹配而控制施加于可变电容量电容器的电压。
23、如权利要求1所述的VCO，其特征在于多个所述VCO部分和多个所述功率放大器被容纳在所述电路板上。
24、如权利要求23所述的VCO，其特征在于所述电路板是由多层电路板所制成的，而在多层电路板两侧面上形成的两电极则被对称地装配。
25、如权利要求1所述的VCO，其特征在于所述VCO部分和所述功率放大器是由硅锗(SiGe)制成的。
26、如权利要求1所述的VCO，其特征在于所述电路板是由树脂制成且具有五层。
27、如权利要求26所述的VCO，其特征在于所述电路板的第二层和第四层包括接地平面，并且一条带被装于第三层。
28、如权利要求26所述的VCO，其特征在于所述电路板的第五层是仅由一电极图案所制成。
29、如权利要求1所述的VCO，其特征在于所述电路板是由多层电路板制成，并且簿膜型电容器被装在该多层电路板的下部侧面，所述电容器至少被用作为包括在提供所述VCO部分控制电压的滞后一超前滤波器内的电容器。
30、一种带功率放大器的电压控制振荡器，其特征在于包括：
(a)输入端，用于接收控制电压；
(b)电压控制振荡的部分(VCO部分)，由控制电压馈电；
(c)由来自所述VCO部分的输出馈电的功率放大器，由几个放大电路彼此串联耦合而形成的；以及
(d)输出端，由来自所述放大器的输出馈电，
其中所述VCO部分和所述功率放大器的至少一第一放大电路包括平衡电路，并且平衡到/从不平衡转换电路被提供于所述功率放大器中，所述功率放大器输出不平衡信号，并且从(a)-(d)项中所述单元被容纳在一块可进行表面安装的多层电路板上。
31、如权利要求30所述的VCO，其特征在于所述功率放大器由三个放大电路形成，并且第一放大电路包括一平衡到/从不平衡转换电路。
32、如权利要求30所述的VCO，其特征在于所述VCO部分和所述功率放大器被集成为一个封装。
33、如权利要求32所述的VCO，其特征在于分别包括所述VCO部分和所述放大器的几个系统。
34、如权利要求32所述的VCO，其特征在于所述放大器包括热耦合的散热部分，而所述散热器部分作为该封装的一个端点被引出外面。
35、如权利要求34所述的VCO，其特征在于所述散热部分的端点是由具有尺寸大于其它端点的封装的一个侧面形成的。
36、如权利要求35所述的VCO，其特征在于所述散热部分的端点被耦合到所述功率放大器的接地端。
37、如权利要求32所述的VCO，其特征在于所述放大器包括热耦合的散热部分，而所述散热部分在可焊接的方式下被安装到该封装的底面。
38、如权利要求37所述的VCO，其特征在于所述散热部分被耦合到所述功率放大器的接地端。
39、如权利要求32所述的VCO，其特征在于所述VCO的接地端和所述功率放大器的接地端被独自地引出到该封装的外部。
40、权利要求30所述的VCO，其特征在于所述功率放大器可从外部调节其幅度。
41、权利要求30所述的VCO，其特征在于所述VCO部分和所述放大器由硅锗(SiGe)形成。
42、权利要求30所述的VCO，其特征在于所述VCO部分和所述放大器被集成在单独的封装中，而所述VCO部分由硅锗(SiGe)形成，以及所述放大器由磷化镓(GaP)和氮化镓(GaN)之一组成。
43、如权利要求42所述的VCO，其特征在于所述VCO的几个系统和所述放大器被集成在相应的封装中，而这些封装安装到一块印刷电路板。
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