[发明专利]用于减少振荡器的功率消耗的系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体来说涉及通信系统，且更具体来说涉及一种用于减少振荡器的功能消耗的系统和方法。

背景技术

在许多通信系统中，使用振荡器产生参考振荡信号，从所述参考振荡信号产生其它信号和/或时钟。举例来说，可使用参考振荡信号产生用于驱动数字和模拟电路的一个或一个以上时钟。另外，可在本机振荡器(LO)中使用参考振荡信号，用于将射频(RF)、中频(IF)或其它信号降频转换到较低或基带频率，和/或用于将基带信号升频转换到IF、RF或其它较高频率。

这些通信系统中的许多系统为便携式系统，例如蜂窝式电话、个人数字助理(PDA)、手持式装置和其它便携式通信装置。这些便携式通信系统通常依赖于有限电源(例如，电池)来执行各种所希望的操作。有限电源通常具有视便携式装置所汲取的功率量而定的连续使用寿命。通常需要尽可能多地延长所述连续使用寿命。因此，便携式通信系统更频繁地被设计成消耗越来越少的功率。

关于振荡器，其功率消耗通常视正在产生的振荡信号的频率调谐范围而定。举例来说，如果使用非常昂贵且精确的晶体(Xtal)设计振荡器，那么频率调谐范围不需要那么大。因此，可将振荡器的功率消耗维持在相对低。另一方面，如果使用便宜且不那么精确的Xtal设计振荡器，那么频率调谐范围通常需要为较大，以便确保将振荡信号的频率维持在规范内。不幸的是，频率调谐范围较宽时，振荡器的功率消耗通常较大。参考以下实例更好地对此作出解释。

图1A说明用于产生振荡信号的常规设备100的框图/示意图。常规设备100通常包含负电阻电路102和按反馈配置与所述负电阻电路耦合的谐振器。在此实例中，所述谐振器包括Xtal 104和一对可变电容器C_P(在相关技术中通常被称作皮耳士(Pierce)电容器)。可变电容器C_P用以提供对设备100所产生的振荡信号的频率的外部调谐。

图1B说明常规设备100的谐振器的阻抗与频率的曲线图。举例来说，如果移除常规振荡器100的皮耳士电容器C_P，那么振荡信号的频率实质上由Xtal 104确定。在此情况下，如曲线图中所指示，振荡信号的频率实质上遇上Xtal 104的并联谐振。在并联谐振的情况下，因为谐振器的阻抗实质上最大化，所以负电阻电路102所汲取的功率实质上最小化。

如果Xtal 104的不同批次均非常精确，那么Xtal的并联谐振在不同批次间不会显著改变。如果并联谐振的容限在振荡器100的频率偏差规范内，那么不需要皮耳士电容器C_P，且可以节省功率的方式来操作振荡器。然而，此种精确的Xtal 104通常非常昂贵。因此，为了降低振荡器100的成本，可使用较不精确且较便宜的Xtal 104。此可能会造成如下不利后果：Xtal 104的并联谐振在不同批次间的变化大于振荡器100的频率偏差规范。在此情况下，可能需要频率调谐，借此强制使用一个或一个以上可变电容器C_P。

将电容器C_P添加到振荡器100的谐振器的作用是减小振荡信号的频率。此会造成如下后果：使谐振器的阻抗从与Xtal 104的并联谐振相关联的阻抗朝向与Xtal的串联谐振相关联的阻抗降低，如曲线图中的振荡器可调谐范围所指示。随着谐振器的阻抗移动为较靠近Xtal 104的串联谐振，负电阻电路102消耗更多功率。

功率消耗与Xtal 104的并联谐振与串联谐振之间的可调性(pullability)或频率差有关。针对振荡信号的给定频率，如果可调性较大，那么振荡器100的功率消耗较少。或者，相反，针对振荡信号的给定频率，如果可调性较小，那么振荡器100的功率消耗较多。因此，需要增加振荡器100的可调性以便以更节省功率的方式来操作振荡器100。

发明内容

本发明的一方面涉及一种用于产生振荡信号的设备，其包含负电阻电路、晶体和适于修改所述晶体的串联谐振以减少在产生所述振荡信号的过程中所述负电阻电路的功率消耗的组件。在另一方面中，所述组件包含正电抗电路。在又一方面中，所述组件包含一个或一个以上电感元件。在再一方面中，所述组件包含分别耦合到所述晶体的两侧的一对电感元件。

在本发明的另一方面中，所述用于产生振荡信号的设备进一步包含用于调整所述振荡信号的频率的频率调谐组件。在又一方面中，所述频率调谐组件适于将所述振荡信号的所述频率调整成在经定义的频率的±百万分之10(±10ppm)内。在再一方面中，所述频率调谐组件包含一个或一个以上耦合到所述晶体的可变电容元件。