一种锁相环，包括：振荡器，用于产生频率取决于至振荡器的输入的输出信号；采样装置，用于在与参考频率同步的时刻产生表示振荡器的输出的数字值序列；差分单元，用于产生表示序列中的连续值之间的差的反馈信号；以及积分器，用于对反馈信号与具有期望输出频率的信号之间的差进行积分；输入至振荡器的信号取决于积分器的输出。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种锁相环。可以使用数字组件有效地实施锁相环的实施例，以在环 路中提供至少一些功能。
技术介绍
许多发射器(诸如早期的蓝牙片上发射器设计)均是基于“笛卡尔环(Cartesian Loop) ”发射器/接收器的设计。然而，由于这种设计包含相对高含量的模拟电路，故其有许 多缺点。由于硅工艺的缩小(shrink)以及数字电路的进一步优化，这些缺点还在增多。一种更为新近的发射器设计是极性发射器(polar transmitter)，如图1所示。对 输入信号进行编码以产生两个输出信号，一个(Θ)是传递频率信息的，而另一个(r)是传 递幅度信息的。频率信息信号馈送进入用于通过振荡器控制对应频率信号的产生的锁相环 (PLL)中，而幅度信息信号馈送到调幅器(AM)中。然后通过信号r对振荡器的输出进行调 幅。PLL通常由以下模块组成·振荡器，其频率由某种信号控制。振荡器通常为压控振荡器，其输出频率由输入 电压控制。 相位比较器，用于对VCO输出的相位(假定在分频之后)与输入参考频率进行比 较。如果输出相关信号的相位被锁定为参考值，那么其差分(其频率)因此被锁定。 环路滤波器。为了使整个环路稳定且可用，配置了一个环路滤波器。在模拟PLL中，难以将相位比较器设计为，在保持可接受的功耗的同时使其满足 期望的公差(tolerance)。特别地，由于工艺方式的优化，以数字形式实施并且可通过数字输入信号来控制 PLL和AM是很有吸引力的。然而，已证明在实践中难以以数字形式来实施这些组件。德州仪器(Texas Instruments)数字PLL设计(“全数字Tx频率合成器以及在 130nm CMOS中用于蓝牙无线电的离散时间接收器”，Staszewski，Muhammad，Leipold，Hung Ho, Wallberg, Fernando, Maggio等)提供了由数字字(digital word)(非常宽的数字字)控制 的VC0，以及用于实现非常精细的相位分辨率的相位检测系统。然而，这种电路相对复杂。因此，需要一种更容易实施并且具有相对低功耗的PLL。优选地，这种PLL易于集 成有调幅器，以便能够使用数字输入控制幅度。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了如所附权利要求所述的一种锁相环以及一种调幅附图说明现在将参考附图以实例的方式来描述本专利技术。附 图中图1示出了一种使用极性调制的发射器；图2示出了一种锁相环；以及图3示出了一种调幅器。具体实施例方式图2示出的环路包括一系列的积分器1、2以及滤波器3，它们共同执行等效于传统PLL的相位检测器、充电泵以及环路滤波器的数字域功能。在4处接收具有想要的频率的信 号，在5处提供环路反馈信号。这些信号在加权单元6和加权单元7中被加权所选定的值 a和d，而得到的信号之间的差是由差分单元8确定的。差分单元的输出通过用作二阶环路 滤波器的积分单元1进行积分。通过使积分单元输出以下的值来执行积分z—Vd-z—1)其中ζ—1表示在之前的时钟周期施加至积分单元的数据字。求和单元11将积分器 1的输出与两个另外的输入相加，其中这两个另外的输入是通过在加权单元9和加权单元 10中对4处和5处的信号加权各自所选定的值b和e而形成的。求和单元11的输出传递 至第二积分器2。积分器2可以应用与积分器1相同的功能。第二积分器的作用在于提供 环路增益。第二求和单元14将积分器2的输出与两个另外的输入相加，其中这两个另外的 输入是通过在加权单元12和加权单元13中对4处和5处的信号加权各自所选定的值c和 f而形成的。通过低通滤波器3对求和单元14的输出进行滤波。通过使低通滤波器输出以 下的值来执行低通滤波α/(1-(1-α )夕)其中，α是滤波常数，ζ—1表示在之前的时钟周期施加至滤波单元的数据字。低通 滤波器的作用是使带外信息衰减。滤波器的滚降(roll-off)可以在期望的频带的4倍左右ο由于环路滤波器被配置在数字域中，因此其可以覆盖宽范围的频率，并且其可以 是可编程的，例如，至少在mHz MHz的范围内。另外，可以配置滤波器，以完全反映期望 的响应特性，而没有任何由制造公差引起的变化。相对于在模拟域中配置有环路滤波器的 PLL，这些优点是显著的。在乘法单元16中，将滤波器3的输出与所选定的值k的信号相乘，其中值k的信 号表示用于微调(trim)VCO 21的微调信号。选择值a、b、C、d、e、f、k以及α，以为PLL提供良好的稳定特性和有效特性，并且 这些值可以使用传统理论来确定。a、b、c、d以及α的合适值和相应的近似环路带宽的一 些实例如下 在单元1、11、2、14、3以及16之间传送的信号具有充足的宽度，以保存足够的信 息，从而维持良好的环路操作。由于在这些步骤中执行的操作的性质，那些信号通常会包含 比输入信号4、5更多的位。已发现约20位是合适的。为了简化环路中随后的操作，乘法单 元16的输出通过截断单元17进行截断，以在保留信号中最有效的信息的同时减少其位长 度。截断单元可以直接丢弃信号的最低有效位，或者可以应用更复杂的功能(function)。 截取单元的输出可以例如约为2 8位宽。截取单元的输出被传送至数模转换器18，其产生代表其输入的输出信号。DAC的 输出被传送至低通滤波器20，其用于使任何额外高频分量衰减。滤波器20的滚降可以在环 路带宽的8倍左右。滤波器20的输出传送至VCO 21的控制输入，使得滤波器的输出的电 压电平控制VCO的工作频率。VCO可以包括一个或多个分频器，以实现来自核心振荡器的期 望的输出频率。如19处所指示的，组件20和21工作在模拟域中。PLL的剩余组件工作在数字域 中。我们发现，以这种方式在数字域中实施PLL的所有的级(除VCO的最终控制之外)，提 供了 PLL的特别有效的实施。VCO的输出可以用于任何适当的目的。例如，可以与要传输的数据信号混合，以对 那些信号进行上变频(up-convert)，或者与接收到的数据信号混合，以对那些信号进行下 变频(down-convert)。在本实例中，VCO的输出用于图1中总体示出的类型的极性发射器。VCO的输出被分开(split)，并传送至将各自的延迟施加给信号的两个延迟模块 23和24。每个延迟模块所施加的延迟取决于控制信号29、30。在极性发射器设计中，相对 于模块24施加的延迟，模块23施加的延迟用于设定输出幅度，如下文所述。选择相对延迟， 以在这些输出被调制时使它们共同表示图1所示的信号r。将来自延迟模块的输出31、32 传送至调幅级，以下将参考图3对其进行描述。为了实现此，延迟模块根据期望的幅度实施 偏离两个预定值相等但相反的量的各自的延迟，调幅被实现为信号之间的差。例如，延迟模 块23可以实现从110 290ps范围内的延迟，所实现的延迟是IlOps加上当前设定的延迟 偏移，延迟模块24可以实现从290 IlOps范围内的延迟，所实现的延迟是290ps减去当 前设定的延迟偏移。延迟模块可以在模拟域中实现。延迟模块的输出还可以通过模块25 28、33以及34传送至在数字域中实施的频 率检测部。这执行了与传统PLL的相位检测系统相似的任务。来自延迟模块的每个输出传送至相应的格雷(Gray)码本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锁相环，包括：振荡器，用于产生输出信号，所述输出信号的频率取决于至所述振荡器的输入；采样装置，用于在与参考频率同步的时刻产生表示所述振荡器的输出的数字值的序列；差分单元，用于产生表示所述序列中的连续值之间的差的反馈信号；以及积分器，用于对所述反馈信号和具有期望输出频率的信号之间的差进行积分；输入至所述振荡器的信号取决于所述积分器的输出。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2007-9-13 0717883.3一种锁相环，包括振荡器，用于产生输出信号，所述输出信号的频率取决于至所述振荡器的输入；采样装置，用于在与参考频率同步的时刻产生表示所述振荡器的输出的数字值的序列；差分单元，用于产生表示所述序列中的连续值之间的差的反馈信号；以及积分器，用于对所述反馈信号和具有期望输出频率的信号之间的差进行积分；输入至所述振荡器的信号取决于所述积分器的输出。2.根据权利要求1所述的锁相环，包括延迟单元，用于形成所述振荡器的输出的第一延迟形式；并且其中，所述采样装置产生所述数字值，作为所述振荡器的输出与所述振荡器的输 出的所述第一延迟形式的和。3.根据权利要求1所述的锁相环，包括第一延迟单元，用于形成所述振荡器的输出的第一延迟形式；第二延迟单元，用于形成所述振荡器的输出的第二延迟形式；以及其中，所述采样装置产生所述数字值，作为所述振荡器的输出的所述第一延迟形 式和所述第二延迟形式的和。4.根据前述权利要求中的任一项所述的锁相环，其中，由所述采样装置产生的所述数 字值的每一个均是所述振荡器的输出的样本和/或所述振荡器的输出的第一延迟形式和 第二延迟形式的样本。5.根据权利要求1至3中的任一项所述的锁相环，其中，由所述采样装置产生的所述数 字值的每一个均得自一个或多个计数器的计数，所述一个或多个计数器对所述振荡器的输 出的样本和/或所述振荡器的输出的第一延迟形式和第二延迟形式的样本进行计数。6.根据前述权利要求中的任一项所述的锁相环，其中，所述参考频率基本...
【专利技术属性】
技术研发人员：米歇尔斯托里，尼古拉斯索尔宁，
申请(专利权)人：剑桥硅无线电有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]
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