【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及无线通信系统电路，并且特别地涉及多载波收发机以及在不同频率下为其生成具有低相位噪声的本地振荡器信号的系统。
技术介绍
1、无线通信网络(包括网络节点和诸如手机和智能手机之类的无线电网络设备)在世界许多地方无处不在。这些网络的容量和复杂度不断增长。为了容纳可以从无线通信中受益的更多用户和类型更广泛的设备，管理无线通信网络操作的技术标准不断发展。已经开发了第四代网络标准(4g，也被称为长期演进或lte)，第五代网络标准正在开发中(5g，也被称为新无线电或nr)，并且第六代(6g)正在计划中。
2、无线通信网络发展的一个重要方面是增加新的频带，以增加系统容量和数据速率。例如，可以设想6g将包括7-15ghz范围内的载波频率。因此，网络设备将需要高度集成的灵活解决方案，并且能够在多个频带进行接收和发送。具有能够接收和发送多个并发载波的集成电路也将是有利的。
3、处理多个载波的一种方法是在单个数据转换器中处理整个频率范围，例如，7-15ghz。对于接收机来说，这需要一个非常宽带的模数转换器(adc)，这对设计来说是一个挑战。在这种高频率下在跟踪和保持电路中实现高动态范围也是一个重大挑战。不同的载波还需要射频(rf)滤波器，以避免由于载波外信号而导致的失真。这意味着信号首先被单独滤波和放大，然后在由adc处理之前被组合。这种宽带adc将会消耗大量功率。对于发射机来说，必须有对应的宽带数模转换器(dac)，之后单独的功率放大器链和滤波器才能处理模拟信号。dac必须具有高线性度，以低交叉调制和互调失真来
4、使用宽带转换器来处理所有载波的一个益处是可以使用由一个振荡器电路生成的单个时钟频率。因此，不存在在不同频率下操作的振荡器之间的耦合的问题，该问题导致杂散信号。知道潜在的载波频率后，还将可以选择时钟频率，从而最小化发射机与附近(在频率上)振荡器之间的频率“牵引”问题。然而，操作处理全频带的宽带转换器产生大量成本。
5、使用更窄带的转换器的设计将会更高效。在这种设计中，仅转换载波信号，而不转换它们之间的内容。另外，信号将会被转换成基带，从而跟踪和保持电路可以更容易地实现高动态范围。然而，这需要具有不同的本地振荡器(lo)频率的频率变换混频器，而这又需要具有振荡器的多个锁相环(pll)。
6、除了希望一起处理多个载波之外，现代无线通信网络中的其他发展还需要pll的激增。一个这种发展是空间分集和/或空间复用的使用。空间分集是指在不同的传播路径(例如，不同的发送/接收天线)上发送相同的信号，这增加了针对衰落、同信道干扰和射频信号传输的其他有害影响的鲁棒性。空间复用也使用多个发送和接收天线，并且是指使用空时编码在不同的传播路径上发送数据的不同部分，以增加数据速率。这些技术被统称为多输入多输出或“mimo”。所有mimo技术的关键是在空中接口信道的至少一侧并且最好是两侧上部署多个天线。4g网络标准考虑每个收发机2、4或8个天线；5g网络设想每收发机多达128个天线；而在6g网络中这个数字可能会更高。在高度并行架构中，用于发送或接收rf信号的每个天线与专用的收发机相关联。每个收发机需要lo信号以执行载波频率与基带之间的频率转换。为了高效、低功率处理接收信号，并且为了发送来自多个天线的相干信号，多个lo信号的相位相干性很重要。
7、现代无线通信网络的另一个高级特征是波束成形，其对多个pll提出要求，其中，射频传输的定向性被增加并被控制为“瞄准”特定方向。这可以通过使用包括大量天线单元的相控阵天线来实现。被发送到每个天线单元的发射信号的相对相位被控制以引起相长或相消干扰，从而在某些空间方向上放大信号并在其他空间方向上衰减信号，并因此控制其中波束被发送的方向。来自接收天线中的天线单元的信号的类似相位操作也会导致相控阵天线在接收信号时的灵敏度的波束成形。在这种波束成形系统中，在每个天线单元收发机处的lo信号必须进行相位对齐，以允许相位偏移的精确控制。
8、多pll设计中的一个挑战是如何减轻由于振荡器之间的耦合而导致的杂散。另一个重大挑战是如何减轻在频率上接近的振荡器与发射机之间的牵引。第三个挑战是如何在许多pll中实现低相位噪声，而不仅仅是随pll数量线性缩放功耗和芯片面积而不进行任何相位噪声改进。特别地，被输入到pll的参考频率信号中的高频噪声可以传播到它们生成的lo信号，从而引入相位噪声，这限制了上述所有应用的性能。
9、提供本文档的背景部分以将本专利技术的实施例置于技术和操作上下文中，以帮助本领域技术人员理解其范围和实用性。可以寻求在背景部分中描述的方法，但未必是先前已设想或寻求的方法。除非明确指出，否则本文中没有陈述会仅通过在
技术介绍
部分中包含它而被视为现有技术。
技术实现思路
1、下面给出了本公开的简化概述，以便为本领域技术人员提供基本理解。本概述不是本公开的详细概述并且并非旨在确定本专利技术的实施例的关键/重要元素或描述本专利技术的范围。本概述的唯一目的是以简化形式呈现本文公开的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的前奏。
2、本文描述和要求保护的本专利技术的实施例提供了一种用于具有多个通道的收发机芯片的架构，以用于接收或发送多个载波。每个通道以被连接到外部rf滤波器的天线开关、接收链、以及发射链为主要组成。接收链以低噪声放大器(lna)、下变频混频器、滤波器、以及adc为主要组成。发射链以功率放大器、上变频混频器、滤波器、以及dac为主要组成。到不同通道中的混频器的lo信号在不同的频率下，以接收和发送在不同频率下的载波。并非所有通道都必须是活动处理载波，并且如果在频率上接近，则某些通道可以处理多于一个载波。
3、lo信号在等距频率网格上被生成。为了生成这些信号，多个整数-npll以相同的参考频率操作，但在它们的反馈路径中具有不同的(整数)分频数量。为了改进相位噪声，多个pll向pll同步电路提供相位偏差信息并从pll同步电路接收公共调整信号。于2019年12月20日提交的pct申请号pct/ep2019/086845公开了一种用于互连pll系统的相位噪声改进的系统和方法，其特别适合于数字pll实现。于2021年3月26日提交的pct申请号pct/ep2021/058001公开了一种用于互连pll系统的相位噪声改进的不同方法，其特别适合于模拟pll实现。这两个参考文献都被转让给本公开的受让人，并且其全部内容通过引用被并入本文中。这两个参考文献都描述了一种互连pll系统，所有pll都以相同的振荡器频率操作。根据本专利技术的实施例，类似的集成被应用于以不同的振荡器频率操作的多个pll。然而，由于pll基于相同的参考频率操作，因此，pll仍然可以被锁相在一起。这还降低了通过谐波/次谐波在振荡器之间牵引的风险，尽管基频不同，也可能会发生这种情况。
4、由于振荡器之间的牵引，频率网格距离的倍数处的杂散是不可避免的。然而，它们对收发机系统的影响可以通过射频滤波器来减轻，从而对在接收和发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多频本地振荡器LO信号发生电路(14，20，40)，被配置为接收一个周期性参考信号以及生成并输出一组LO信号，包括：
2.根据权利要求1所述的LO信号发生电路(14，20，40)，进一步包括：
3.根据前述权利要求中任一项所述的LO信号发生电路(14，20，40)，进一步包括：
4.根据前述权利要求中任一项所述的LO信号发生电路(14，20，40)，其中，所述一组PLL电路(24，26，44，48，49)中的PLL电路(26，49)不在所述多个PLL电路(24，48)中，并且不向所述PLL同步电路(22，42)输出相位偏差信号。
5.根据权利要求4所述的LO信号发生电路(14，20，40)，其中，不在所述多个PLL电路(24，48)中的所述PLL电路(26，49)具有比在所述多个PLL电路(24，48)中的PLL电路(24，48)的环路带宽更大的环路带宽。
6.根据权利要求4-5中任一项所述的LO信号发生电路(14，20，40)，其中，不在所述多个PLL电路(24，48)中的所述PLL电路(26，49)输出在频率
7.根据前述权利要求中任一项所述的LO信号发生电路(20)，其中：
8.根据权利要求7所述的LO信号发生电路(20)，其中，所述PLL同步电路(22)、并且对于所述多个PLL电路(24)中的每个PLL电路(24)的所述相位偏差信号、公共调整信号、以及振荡器控制信号是数字的。
9.根据权利要求7-8中任一项所述的LO信号发生电路(20)，其中，所述共模环路滤波器具有第一带宽，并且其中，所述差模环路滤波器具有大于所述第一带宽的第二带宽。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的LO信号发生电路(20)，其中，每个共模环路滤波器迫使相关联的PLL电路(24)跟踪所述参考信号的相位。
11.根据权利要求7-10中任一项所述的LO信号发生电路(20)，其中，每个差模环路滤波器抑制相关联的PLL电路(24)的分频输出与所述多个PLL电路(24)中的其他PLL电路(24)的分频输出之间的相位差。
12.根据权利要求1所述的LO信号发生电路(40)，其中：
13.根据权利要求12所述的LO信号发生电路(40)，进一步包括：
14.根据权利要求12-13中任一项所述的LO信号发生电路(40)，其中，由每个辅助PLL电路(48)作为相位偏差信号输出的所述校正电流具有与由用于生成所述PLL电路(48)的所述受控振荡器的所述第二控制输入的电荷泵输出的电流的极性相反的极性。
15.根据权利要求12-13中任一项所述的LO信号发生电路(40)，其中，基于所述辅助PLL电路(48)的数量来缩放由每个辅助PLL电路(48)作为相位偏差信号输出的所述校正电流。
16.根据权利要求15所述的LO信号发生电路(40)，其中，所述辅助PLL电路(48)的数量是N，并且每个辅助PLL电路(48)被配置为将它的校正电流缩放1/N。
17.根据权利要求12-16中任一项所述的LO信号发生电路(40)，其中，所述相位噪声校正环路滤波器电路(46)具有与所述辅助PLL电路(48)的数量相关的阻抗。
18.根据权利要求17所述的LO信号发生电路(40)，其中，所述辅助PLL电路(48)的数量是N，所述相位噪声校正环路滤波器电路(46)的阻抗是所述辅助PLL电路(48)中的环路滤波器的阻抗的1/N。
19.一种用于无线通信网络节点或无线设备的多载波收发机(10，112，122)，包括：
20.根据权利要求19所述的多载波收发机(10，112，122)，其中，一个或多个LO信号、或LO信号的整数倍频或分频在频率上在预定公差内与对应的RF载波频率一致。
21.根据权利要求19-20中任一项所述的多载波收发机(10，112，122)，其中，一个或多个LO信号、或LO信号的整数倍频或分频在频率上与对应的RF载波频率间隔超出预定公差，并且其中，被应用于这些信号的所述滤波器(87)是复数带通滤波器(87)。
22.根据权利要求21所述的多载波收发机(10，112，122)，其中，所述复数带通滤波器(87)包括两个耦合的低通滤波器(87)。
23.一种用于无线通信网络节点或无线设备的多载波收发机集成电路IC系统(10，112，122)，包括：
24.根据权利要求23所述的多载波收发机IC系统(10，112，122)，其中，被配置...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种多频本地振荡器lo信号发生电路(14，20，40)，被配置为接收一个周期性参考信号以及生成并输出一组lo信号，包括：
2.根据权利要求1所述的lo信号发生电路(14，20，40)，进一步包括：
3.根据前述权利要求中任一项所述的lo信号发生电路(14，20，40)，进一步包括：
4.根据前述权利要求中任一项所述的lo信号发生电路(14，20，40)，其中，所述一组pll电路(24，26，44，48，49)中的pll电路(26，49)不在所述多个pll电路(24，48)中，并且不向所述pll同步电路(22，42)输出相位偏差信号。
5.根据权利要求4所述的lo信号发生电路(14，20，40)，其中，不在所述多个pll电路(24，48)中的所述pll电路(26，49)具有比在所述多个pll电路(24，48)中的pll电路(24，48)的环路带宽更大的环路带宽。
6.根据权利要求4-5中任一项所述的lo信号发生电路(14，20，40)，其中，不在所述多个pll电路(24，48)中的所述pll电路(26，49)输出在频率上在邻近的无线通信信号发射机或收发机的载波频率的预定距离内的lo信号频率。
7.根据前述权利要求中任一项所述的lo信号发生电路(20)，其中：
8.根据权利要求7所述的lo信号发生电路(20)，其中，所述pll同步电路(22)、并且对于所述多个pll电路(24)中的每个pll电路(24)的所述相位偏差信号、公共调整信号、以及振荡器控制信号是数字的。
9.根据权利要求7-8中任一项所述的lo信号发生电路(20)，其中，所述共模环路滤波器具有第一带宽，并且其中，所述差模环路滤波器具有大于所述第一带宽的第二带宽。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的lo信号发生电路(20)，其中，每个共模环路滤波器迫使相关联的pll电路(24)跟踪所述参考信号的相位。
11.根据权利要求7-10中任一项所述的lo信号发生电路(20)，其中，每个差模环路滤波器抑制相关联的pll电路(24)的分频输出与所述多个pll电路(24)中的其他pll电路(24)的分频输出之间的相位差。
12.根据权利要求1所述的lo信号发生电路(40)，其中：
13.根据权利要求12所述的lo信号发生电路(40)，进一步包括：
14.根据权利要求12-13中任一项所述的lo信号发生电路(40)，其中，由每个辅助pll电路(48)作为相位偏差信号输出的所述校正电流具有与由用于生成所述pll电路(48)的所述受控振荡器的所述第二控制输入的电荷泵输出的电流的极性相反的极性。
15.根据权利要求12-13中任一项所述的lo信号发生电路(40)，其中，基于所述辅助pll电路(48)的数量来缩放由每个辅助pll电路(48)作为相位偏差信号输出的所述校正电流。
16.根据权利要求15所述的lo信号发生电路(40)，其中，所述辅助pll电路(48)的数量是n，并且每个辅助pll电路(48)被配置为将它的校正电流缩放1/n。
17.根据权利要求12-16中任一项所述的lo信号发生电路(40)，其中，所述相位噪声校正环路滤波器电路(46)具有与所述辅助pll电路(48)的数量相关的阻抗。
18.根据权利要求17所述的lo信号发生电路(40)，其中，所述辅助pll电路(48)的数量是n，所述相位噪声校正环路滤波器电路(46)的阻抗是所述辅助pll电路(48)中的环路滤波器的阻抗的1/n。
19.一种用于无线通信网络节点或无线设备的多载波收发机(10，112，122)，包括：
20.根据权利要求19所述的多载波收发机(10，112，122)，其中，一个或多个lo信号、或lo信号的整数倍频或分频在频率上在预定公差内与对应的rf载波频率一致。
21.根据权利要求19-20中任一项所述的多载波收发机(10，112，122)，其中，一个或多个lo信号、或lo信号的整数倍频或分频在频率上与对应的rf载波频率间隔超出预定公差，并且其中，被应用于这些信号的所述滤...
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