提供了一种能够高速、低功率、宽带操作的频率合成器，包括增益补偿的方法和快速压控振荡器（ＶＣＯ）频带校准的方法。另外，所述频率合成器可以包括两个或更多个可切换的独立环路滤波器以便于宽带操作。这种频率合成器可以在许多应用中使用，在一个例子中，可以具体适用于多频带、多标准发射机或无线电收发机。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术在于一种包括增益补偿和操作频带选择及校准的宽带、低功率频 率合成器。
技术介绍
在无线发射机中，频率合成器的典型应用是提供本地振荡器信号(LO) 到混频器，该混频器转而用于将已调制数据向上转换至适于通过天线传输的 较高射频(RF)信号。如果例如对于全球移动通信系统(GSM)标准，使 用包络恒定调制，则频率合成器的输出可以直接被调制以在压控振荡器 (VCO)输出上叠加己调制数据。参考图1，这里说明了在锁相环中包括 VCO 102的常规频率合成器100。锁相环包括可编程分频器110、相位检测 器112 (该相位检测器112也在线路(line) 114上接收参考频率)、电荷泵 116和环路滤波器118。如图1所示，VCO 102的输出通过放大器120被回 馈到环路中。 一种用于在频率合成器的输出端处直接调制VCO 102的方法 和设备以通过所谓的E-」(Sigma-Delta)调制器104提供数据调制路径。 通过用在线路108上进入调制器的恒定频率控制字来总和合适地格式化和时 钟化的信号(在线路106上进入i:-』调制器)，数据信号可以被叠加到最终 的频率合成器的输出上。该方法的问题在于数据通过锁相环的低通频率响应动态而在频域形成。 如果数据信号的带宽大于环路的低通带宽，则数据信号将不合需要的被形成 或失真。为了补偿这种失真，在线路106 (数据路径l)上施加到E-』调制 器的相同的数据信号可以被用于通过第二数据路径用高通滤波器响应来调 制压控振荡器。来自两个路径的数据信号叠加到频率合成器的输出上可以随后在频率合成器的输出端口处产生数据的平坦(flat)响应。使用两种数据 路径来调制频率合成器的输出的方法和设备被称作两点(Two-Point)调制。参见图1，在线路106上即通过数据路径1进入频率合成器的数据是数 字格式的。在线路122上即通过数据路径2进入系统的数据也可以是以数字 信号的形式。因此，数摸转换器124可以与数据路径2串行放置以便输入模 拟信号到VCO 102。另外，具有可变增益G的放大器126也可以在数模转 换器124和VCO 102之间的路径中放置，如图1所示。可以看出为了调制 频率合成器的输出以维持平坦(即不失真)的数据的整体频率响应，可变增 益G必须满足以下需求G二Fref/Kv2。这里参考频率Fref的值(在线路114 上输入到频率合成器)由系统设计确定，因而是已知量。然而，至VCO的 辅助端口的增益值Kv2 (以MHz/V为单位)是可能经历由于例如温度和供 应电压的波动之类的电路运行条件改变而造成的变化的量。通常，用于补偿两点调制器的增益Kv2的变化的传统方法包括了具有周 期性更新的数字测量和校准。然而，由于这一过程对于频率合成器的实际操 作是有破坏性的，并且在每一校准步骤之后都需要相位锁定，这样的方法则 可能受到允许系统校准更新的时间所强加的限制。Arnold等人的题为"Low noise frequency synthesizer using half integer dividers and analog gain compensation"的美国专利No.5,307,071中给出了增益补偿的方法的一个例 子，此篇专利作为参考结合于此。Nilsson的题为"Trimming of a two point phase modulator"的美国专利No.6，700，447中给出了增益补偿方法的另一个 例子，此篇专利也作为参考结合于此。这些例子依赖于外部校准序列的引入， 并且因此受到这样的主要缺陷，即校准序列可能将噪声或频率刺激(spur) 引入到频率合成器中，因此严重降低了系统性能。除了增益补偿，频率校准是另一重要的考虑。传统的频率校准方法具有 以下缺点，即它们花费太长的时间来达到合适的频带的最终选择，尤其在频带的数量接近32或者甚至64时(对应于5或6位VCO频带控制)。传统频率校准方法的一个例子是连续近似方法，该方法使用如图2所示的竞争(race)计数器。在这个例子中，在锁相环配置中使用的VCO 102通过用具有分频比N的频率分频器110进行分频并将结果与Fref比较而被锁定到特定的参考频率Fref。如图2所示，相同的VCO 102和可编程分频器110可以在开环方式中使用以将接收被分频的VCO信号的计数器128的结果和在线路132上接收参考频率信号的等同计数器130的结果进行比较。每一计数器128， 130分别对被分频的VCO信号和参考频率Fref的脉冲进行计数，并且结果由竞争逻辑电路134进行比较。方法如下完成其计数的第一计数器被用作参考频率(Fref)或被分频的VCO频率(Fvco/N)中频率较高的一者的指示器。如果被分频的VCO频率(Fvco/N)较高，则指示VCO102需要被设置成较低的频带。相应地，VCO频带可以被设置成新的值，并且重复计数比较。使用用于通过VCO频带搜索来发现合适频带的连续近似算法来重复这一过程，在所述合适频带中可以发现所需VCO频率(N*Fref)。 一旦发现合适频带，则VCO 102可以被设置以用于锁相环成功地获取具有参考频率的锁定。在竞争计数器系统中，计数器的大小是最终频带决定需要的所需准确度的函数。接着，所需准确度是频带之间的重叠量的函数。例如，如果需要500kHz的频率准确度Faccuracy，则可以看出计数器值M由以下等式控制Faccuracy=Fref/(M-l) (1)因此，对于50MHz的参考频率，需要的计数值是105。对50MHz信号的105个周期进行计数花费2.1^。因而对六位频带选择方案的每一位执行这一过程将需要12.6/^。10
技术实现思路
本专利技术的各方面和实施方式涉及一种频率合成器，包括增益补偿方法、快速压控振荡器(vco)频带校准方法，以及所述频率合成器能够进行高速、宽带操作。这种频率合成器可以在许多应用中使用，在一个实例中，可以特别适用于多频带多标准发射机或无线电收发机。在一种实施方式中，提供了一种用于两点调制频率合成器中的持续增益补偿的方法，该方法可以不涉及额外的校准序列，并且具有这样的优点，即用于持续补偿第二数据路径的增益所需要的所有信息可能已经在系统中存在。在另一种实施方式中，提供一种用于vco频带校准的方法，该方法可以通过使用对于哪些频带应该被用于哪些频率的预定初始设置使锁定时间减少为一半(与上面讨论的12.6ps相比较)。在又一实施方式中，提供了一种包括具有较宽范围的可编程分频比的可编程分频器的频率合成器。可编程分频器能够通过直接与VCO交互，而以较高的频率和较低的功率操作。在一个例子中，源耦合逻辑(source-coupled logic)方法可以用于分频器单元的级联链的设计，该设计可允许使用低功率电源。这些特征便于灵活(能够为宽范围的通信标准综合本地振荡器载波频率)、高效、快速的频率合成器的设计，根据一种实施方式， 一种在频率合成器中进行压控振荡器频带校准的方法可以包括以下动作基于操作中心频率所位于的期望频带将频带选择控制信号的值设置成初始设置；反复调整所述频带选择控制信号的值以搜索一个高于初始设置的频带设置和一个低于初始设置的频带设置，直到确定出操作中心频率所位于的操作频带的合适设本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在频率合成器中进行压控振荡器频带选择的方法，该方法包括以下动作： 基于操作中心频率所位于的期望频带，将频带选择控制信号的值设置成初始设置； 反复调整所述频带选择控制信号的值以搜索一个高于所述初始设置的频带设置和一个低于所述初 始设置的频带设置，直到确定出所述操作中心频率所位于的操作频带的合适设置；以及 将所述频带选择控制信号的值设置成所述合适设置以将所述压控振荡器的谐振频率调谐到所述操作频带中。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J韦努蒂，J波奥克斯，
申请(专利权)人：比特沃半导体公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。