一種應(yīng)用于無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)的頻率綜合器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)的頻率綜合器，包括自動(dòng)頻率控制模塊和鎖相環(huán)兩個(gè)模塊，在粗調(diào)模式下自動(dòng)頻率控制邏輯比較參考時(shí)鐘和反饋時(shí)鐘的頻率關(guān)系快速產(chǎn)生相應(yīng)的門陣列電容控制碼，調(diào)制數(shù)控振蕩器（DCO）振蕩頻率，最終使得二者頻率誤差符合粗調(diào)頻率偏差需求；在微調(diào)模式下鎖相環(huán)通過(guò)編程電荷泵（CP）和低通濾波器（LPF）模塊，實(shí)現(xiàn)輸出時(shí)鐘快速鎖定目標(biāo)頻率。所述頻率綜合器采具有環(huán)路鎖定速度快，輸出時(shí)鐘頻率范圍寬、頻率分辨率高以及相位噪聲性能好等特性。以上特性使得發(fā)送和接收系統(tǒng)共用一個(gè)單一DCO實(shí)現(xiàn)的頻率綜合器成為現(xiàn)實(shí)。
【專利說(shuō)明】一種應(yīng)用于無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)的頻率綜合器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，可應(yīng)用于射頻通信的收發(fā)系統(tǒng)，特別是涉及一種應(yīng)用于無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)的頻率綜合器，該結(jié)構(gòu)使得采用單一數(shù)控振蕩器的頻率綜合器滿足收發(fā)系統(tǒng)提出的時(shí)鐘頻率范圍寬、分辨率高和噪聲性能好等苛刻需求成為了現(xiàn)實(shí)。

【背景技術(shù)】
[0002]頻率綜合器作為無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)中的一個(gè)核心模塊，其主要為接收環(huán)路提供頻率間隔與發(fā)送環(huán)路相對(duì)應(yīng)的高頻本振信號(hào)，同時(shí)為發(fā)送環(huán)路提供高頻載波信號(hào)以及實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制。目前通信領(lǐng)域的日益發(fā)展，射頻通信系統(tǒng)對(duì)頻率綜合器的工作頻率范圍、頻率分辨率、鎖定時(shí)間以及噪聲性能要求也隨之日益嚴(yán)格。
[0003]傳統(tǒng)的鎖相環(huán)組成的頻率綜合器，如圖1所示，主要由鑒頻鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器和分頻器等部分組成。對(duì)于該結(jié)構(gòu)，其輸出時(shí)鐘頻率滿足Fre_vco=N*Fre_ref。為了獲得頻率范圍寬、精度高以及相位噪聲性能好的輸出時(shí)鐘信號(hào)，頻率綜合器一般采用降低參考時(shí)鐘頻率Fre_ref技術(shù)來(lái)提高輸出時(shí)鐘的頻率分辨率；采用增大分頻因子N來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出時(shí)鐘的頻率范圍。然而，采用較小頻率參考時(shí)鐘，意味著頻率綜合器的環(huán)路帶寬需要隨之減小，導(dǎo)致環(huán)路鎖定時(shí)間會(huì)隨之變長(zhǎng)；同時(shí)，較窄的環(huán)路帶寬會(huì)使得環(huán)路對(duì)VCO的相位噪聲抑制能力不夠，降低VCO相位噪聲性能；采用大的分頻因子N，使得相位噪聲貢獻(xiàn)正比于分頻因子N的其他子模塊的相位噪聲增大，惡化頻率綜合器整體噪聲性能。由于在環(huán)路帶寬、相位噪聲以及鎖定時(shí)間等關(guān)鍵性能指標(biāo)上很難做到折中處理，導(dǎo)致傳統(tǒng)頻率綜合器不能滿足現(xiàn)代通信領(lǐng)域?qū)μ岢龅逆i定時(shí)間快、工作頻率范圍、頻率分辨率高以及相位噪聲性能好等性能需求。
[0004]另外，傳統(tǒng)的頻率綜合器中壓控振蕩器工作頻率范圍有限，為了滿足發(fā)送環(huán)路以及接收環(huán)路對(duì)高頻時(shí)鐘頻率范圍的不同需求，一般會(huì)采用雙壓控振蕩器結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣大大增大了芯片的設(shè)計(jì)面積，增加了芯片設(shè)計(jì)成本。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于收發(fā)系統(tǒng)的頻率綜合器。該頻率綜合器主要包括自動(dòng)頻率控制邏輯和鎖相環(huán)兩個(gè)模塊，其中自動(dòng)頻率控制邏輯、DCO和反饋分頻構(gòu)成粗調(diào)環(huán)路能夠快速完成環(huán)路粗調(diào)，保證參考時(shí)鐘和反饋時(shí)鐘的頻率偏差進(jìn)入容許范圍內(nèi)；然后通過(guò)編程CP和LPF模塊，大的充放電電流、低階濾波器以及大的環(huán)路帶寬使得鎖相環(huán)微調(diào)環(huán)路輸出時(shí)鐘快速鎖定到目標(biāo)頻率，上述技術(shù)大大縮短了鎖定時(shí)間；同時(shí)通過(guò)編程CP和LPF模塊，使得頻率綜合器鎖定后環(huán)路帶寬變小，充放電電流降低，濾波器階數(shù)提高，大大提高輸出時(shí)鐘的相位噪聲性能；該頻率綜合器采用門陣列電容技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多波段寬頻率范圍的時(shí)鐘輸出，實(shí)現(xiàn)了基于單一 DCO結(jié)構(gòu)的頻率綜合器滿足收發(fā)系統(tǒng)對(duì)時(shí)鐘輸出頻率范圍寬的需求。
[0006]所述頻率綜合器，在不降低參考時(shí)鐘頻率的條件下，采用Sigma-Delta調(diào)制器和吞脈沖技術(shù)實(shí)現(xiàn)的小數(shù)分頻器保證了收發(fā)系統(tǒng)在時(shí)鐘信號(hào)頻率范圍寬的同時(shí)，獲得了時(shí)鐘信號(hào)頻率分辨率高的益處。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的問(wèn)題在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)頻率綜合器，該頻率綜合器實(shí)現(xiàn)了采用單一振蕩器而提供寬頻率范圍的時(shí)鐘輸出，滿足接收和發(fā)送系統(tǒng)對(duì)寬時(shí)鐘頻率范圍的需求；同時(shí)該結(jié)構(gòu)采用粗調(diào)環(huán)路技術(shù)、微調(diào)環(huán)路技術(shù)以及I賦初始值技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)頻率快速鎖定，滿足了目前無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)對(duì)鎖定時(shí)間、快速跳頻的指標(biāo)需求；同時(shí)該結(jié)構(gòu)還采用環(huán)路帶寬可編程技術(shù)、小數(shù)分頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了頻率分辨率高、相位噪聲性能好的高頻時(shí)鐘輸出。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的解決方案為:一種應(yīng)用于無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)的頻率綜合器，其特征在于:包括自動(dòng)頻率控制邏輯和鎖相環(huán)模塊兩個(gè)模塊；
上述的頻率綜合器，在接收模式時(shí)，其為收發(fā)系統(tǒng)提供正確的本振時(shí)鐘信號(hào)；
當(dāng)接收模式使能時(shí)，頻率綜合器通過(guò)自動(dòng)頻率控制邏輯、DCO和反饋分頻器進(jìn)行環(huán)路粗調(diào)，使得參考時(shí)鐘和反饋時(shí)鐘的頻率偏差快速進(jìn)入設(shè)計(jì)要求之內(nèi)，結(jié)束環(huán)路粗調(diào)模式；開(kāi)啟微調(diào)模式后，鎖相環(huán)采用大電流結(jié)構(gòu)的CP和低階濾波器進(jìn)行微調(diào)，實(shí)現(xiàn)微調(diào)環(huán)路快速鎖定;
當(dāng)開(kāi)始接收數(shù)據(jù)時(shí)，鎖相環(huán)編程CP和LPF兩個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)小電流結(jié)構(gòu)的CP和高階濾波器進(jìn)行環(huán)路微調(diào)，產(chǎn)生相位噪聲性能好的本振時(shí)鐘信號(hào)；
上述的頻率綜合器，在發(fā)送模式時(shí)，其為收發(fā)系統(tǒng)提供高頻載波信號(hào)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制功能；
當(dāng)發(fā)送模式使能時(shí)，頻率綜合器通過(guò)自動(dòng)頻率控制邏輯、DCO和反饋分頻器進(jìn)行環(huán)路粗調(diào)，使得參考時(shí)鐘和反饋時(shí)鐘的頻率偏差快速進(jìn)入設(shè)計(jì)要求之內(nèi)，結(jié)束環(huán)路粗調(diào)模式；開(kāi)啟微調(diào)模式后，鎖相環(huán)采用大電流結(jié)構(gòu)的CP和低階濾波器進(jìn)行微調(diào)，實(shí)現(xiàn)微調(diào)環(huán)路快速鎖定，產(chǎn)生高頻載波時(shí)鐘信號(hào)；
當(dāng)開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，鎖相環(huán)編程LPF模塊，實(shí)現(xiàn)微調(diào)環(huán)路斷開(kāi)，同時(shí)模擬調(diào)制電壓開(kāi)始輸入到DCO調(diào)制電容的容值控制端，實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制；同時(shí)通過(guò)LPF中Buffer模塊將Vc電壓進(jìn)行跟隨，保證微調(diào)環(huán)路閉合時(shí)環(huán)路能夠快速鎖定。
[0009]上述頻率綜合器中，所述的自動(dòng)頻率控制邏輯，主要由HMER、COUNTER、查找表和SAR_ADC等四個(gè)模塊構(gòu)成，其中參考時(shí)鐘REF_CLK通過(guò)HMER進(jìn)行定時(shí)，同時(shí)COUNTER在TIMER規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)反饋時(shí)鐘FD_CLK進(jìn)行周期計(jì)數(shù)，最終獲取參考時(shí)鐘和反饋時(shí)鐘之間的頻率關(guān)系，并通過(guò)查找表找出與該頻率關(guān)系相對(duì)應(yīng)的SAR_ADC的比較次數(shù)和跳變方向，然后通過(guò)SAR_ADC使得門陣列電容控制碼進(jìn)行與之相對(duì)應(yīng)跳變；
上述頻率綜合器中，所述的SAR_ADC，基于查找表給出的比較次數(shù)和跳變方向，從初始值為“ 1000”開(kāi)始跳變，結(jié)束跳變后其輸出不改變，并產(chǎn)生結(jié)束環(huán)路粗調(diào)的標(biāo)識(shí)信號(hào)，該信號(hào)作為使能信號(hào)斷開(kāi)V。電壓賦初始值的操作以及使能微調(diào)環(huán)路使其開(kāi)始工作。
[0010]上述頻率綜合其中，主要由PFD (鑒頻鑒相器)、CP (電荷泵)、LPF (低通濾波器)、DCO (數(shù)控振蕩器)、分頻器以及Sigma-Delta調(diào)制器和吞脈沖技術(shù)實(shí)現(xiàn)的小數(shù)分頻器等模塊組成；
上述頻率綜合器中，所述的電荷泵，根據(jù)頻率綜合器的工作模式，其充放電電流可以進(jìn)行大、小電流編程； 上述頻率綜合器中，所述的低通濾波器，根據(jù)頻率綜合器的工作模式，其等效電路可以進(jìn)行改變，實(shí)現(xiàn)低階濾波器、高階濾波器以及\跟隨三種電路結(jié)構(gòu)的切換；
上述頻率綜合器中，所述的數(shù)控振蕩器，采用LC諧振腔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，其中電容包括門陣列電容、實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的電容、實(shí)現(xiàn)環(huán)路微調(diào)的電容以及固有電容；
在接收模式下，數(shù)控振蕩器主要為頻率綜合器提供高頻時(shí)鐘信號(hào)；
在發(fā)送模式下，數(shù)控振蕩器主要提供高頻載波信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制功能；
上述頻率綜合器中，所述的小數(shù)分頻器，包括Sigma-Delta調(diào)制器和吞脈沖計(jì)數(shù)器兩個(gè)模塊，其中Sigma-Delta調(diào)制器將目標(biāo)小數(shù)分頻因子轉(zhuǎn)換為吞脈沖計(jì)數(shù)器的輸入信號(hào)P和S，其中S表征大分頻因子N+1的分頻次數(shù)，P表征小分頻因子N的分頻器次數(shù)；
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、具有快速鎖頻的特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的頻率綜合器相比，本發(fā)明采用自動(dòng)頻率控制邏輯實(shí)現(xiàn)的環(huán)路粗調(diào)技術(shù)，帶有編程LP帶寬和CP充放電電流的環(huán)路微調(diào)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)路快速鎖定。
2、具有輸出時(shí)鐘頻率分辨率高和相位噪聲性能好的特性。與傳統(tǒng)的頻率綜合器相比，本發(fā)明采用了環(huán)路帶寬可編程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)路鎖定后降低環(huán)路帶寬優(yōu)化了相位噪聲性能；同時(shí)采用了 Sigma-Delta調(diào)制器和吞脈沖技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度小數(shù)分頻器，大大提高了輸出時(shí)鐘頻率的分辨率。
3、具有輸出時(shí)鐘頻率范圍寬的特性。與傳統(tǒng)的分頻器結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明采用了門陣列電容技術(shù)，大大增加了 DCO的輸出時(shí)鐘頻率范圍，使得采用單一 DCO實(shí)現(xiàn)的頻率綜合器同時(shí)滿足發(fā)送和接收環(huán)路的寬范圍頻率需求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明【背景技術(shù)】中的一種傳統(tǒng)鎖相環(huán)頻率綜合器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明頻率綜合器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明頻率綜合器的粗調(diào)模式結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明頻率綜合器SAR_ADC的搜索算法；
圖5是本發(fā)明頻率綜合器接收/發(fā)送模式使能的微調(diào)環(huán)路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是本發(fā)明頻率綜合器進(jìn)入接收模式的微調(diào)環(huán)路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是本發(fā)明頻率綜合器進(jìn)入發(fā)送模式的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0013]參見(jiàn)圖2所示，本發(fā)明的一種應(yīng)用于無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)的頻率綜合器，主要包括自動(dòng)頻率控制邏輯和鎖相環(huán)兩個(gè)部分。
[0014]結(jié)合圖2所示，當(dāng)無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)使能接收信號(hào)模式時(shí)，自動(dòng)頻率控制邏輯、DCO和反饋分頻構(gòu)成粗調(diào)環(huán)路；首先，偏置電壓產(chǎn)生模塊給DCO提供V。初始電壓，模擬調(diào)制電壓模塊為調(diào)制電容提供一默認(rèn)電壓值，使DCO振蕩產(chǎn)生某一頻率的時(shí)鐘進(jìn)行輸出。；
同時(shí)，系統(tǒng)將基于通信協(xié)議確定目標(biāo)通信信道，數(shù)字處理邏輯根據(jù)參考時(shí)鐘頻率和目標(biāo)通信信道獲取小數(shù)分頻器的目標(biāo)分頻因子，并提供給Sigma-Delta調(diào)制器作為輸入信號(hào)，其結(jié)合吞脈沖計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)DCO產(chǎn)生的高頻時(shí)鐘進(jìn)行目標(biāo)小數(shù)分頻。
[0015]參考時(shí)鐘REF_CLK分別提供給Sigma-Delta調(diào)制器和自動(dòng)頻率控制邏輯。對(duì)于小數(shù)分頻器而言，Sigma-Delta在每個(gè)參考時(shí)鐘的上升沿進(jìn)行P和S數(shù)值輸出，使得吞脈沖計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)平均分頻因子為目標(biāo)小數(shù)分頻因子的小數(shù)分頻；對(duì)于自動(dòng)頻率控制邏輯而言，TIMER以REF_CLK周期為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)數(shù)定時(shí)，同時(shí)通過(guò)COUNTER對(duì)反饋時(shí)鐘FD_CLK在相同的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而獲得反饋時(shí)鐘和參考時(shí)鐘之間的頻率關(guān)系，通過(guò)查找表獲取與該頻率關(guān)系對(duì)應(yīng)的SAR_ADC的跳變次數(shù)和跳變方向，最終通過(guò)SAR_ADC實(shí)現(xiàn)門陣列電容控制碼的跳變，改變DCO的輸出頻率，使得參考時(shí)鐘REF_CLK和反饋時(shí)鐘FD_CLK的頻率偏差進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)定的誤差內(nèi)，完成環(huán)路粗調(diào)，詳細(xì)的SAR_ADC的搜索算法如圖4所示，其中fl為參考時(shí)鐘頻率，f2為反饋時(shí)鐘頻率。
[0016]假設(shè)門陣列電容采用4位控制碼進(jìn)行控制，所述的門陣列電容控制碼對(duì)應(yīng)的寄存器初始值為“1000”。
[0017]在第一個(gè)搜索周期內(nèi)，自動(dòng)頻率控制邏輯200通過(guò)比較參考時(shí)鐘REF_CLK和反饋時(shí)鐘FD_CLK的頻率關(guān)系，產(chǎn)生相應(yīng)的門陣列電容控制碼，例如當(dāng)參考時(shí)鐘REF_CLK的頻率fl大于反饋時(shí)鐘頻率FD_CLK的頻率f2時(shí)，控制碼由“1000”跳變到“0100”；當(dāng)fl<f2時(shí)，控制碼由“ 1000”跳變到“1100”，否則輸出控制碼不變。
[0018]在第二個(gè)搜索周期內(nèi)，自動(dòng)頻率控制邏輯200通過(guò)比較參考時(shí)鐘頻率fI和新的反饋時(shí)鐘頻率f2 (第一個(gè)搜索周期產(chǎn)生的控制碼調(diào)制DCO產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率)，產(chǎn)生相應(yīng)的門陣列電容控制碼，例如，在第一個(gè)搜索周期控制碼輸出“0100”時(shí)，當(dāng)fl>f2時(shí)，控制碼輸出為“1000”；當(dāng)fl〈f2時(shí)，控制碼輸出為“0110”；當(dāng)fl=f2時(shí)，控制碼輸出不變。在第一個(gè)搜索周期控制碼輸出為“1100”時(shí)，當(dāng)fl>f2時(shí)，控制碼輸出為“1010”；當(dāng)fl〈f2時(shí)，控制碼輸出為“1110”；當(dāng)fl=f2時(shí)，控制碼輸出不變。
[0019]以此類推，經(jīng)過(guò)四個(gè)搜索周期后，自動(dòng)頻率控制邏輯將產(chǎn)生最優(yōu)的門陣列電容控制碼，該控制碼將使得參考時(shí)鐘頻率fl和反饋時(shí)鐘頻率f2的誤差最小。當(dāng)然，若在完成四次搜索過(guò)程中，只要出現(xiàn)參考時(shí)鐘頻率和反饋時(shí)鐘頻率誤差滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，搜索操作就會(huì)立即結(jié)束，并保持該次搜索之前的控制碼不變。
[0020]頻率綜合器環(huán)路粗調(diào)結(jié)束后，粗調(diào)邏輯產(chǎn)生使能信號(hào)斷開(kāi)偏置電壓模塊對(duì)V。的賦初始電壓操作，鎖相環(huán)微調(diào)環(huán)路閉合進(jìn)入工作狀態(tài)，此時(shí)采用大電流進(jìn)行充放電的CP和低階濾波器實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率偏差的快速響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了微調(diào)環(huán)路快速鎖定到目標(biāo)頻率，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。
[0021]當(dāng)微調(diào)環(huán)路鎖定后，無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)進(jìn)入接收信號(hào)模式，環(huán)路中的CP將充放電大電流切換為小電流，同時(shí)提高低通濾波器的階數(shù)，達(dá)到降低環(huán)路帶寬的效果，優(yōu)化了輸出時(shí)鐘的相位噪聲性能，最終降低了本振信號(hào)在整個(gè)接收系統(tǒng)中引入了噪聲能量，圖6描述了進(jìn)入接收模式的微調(diào)環(huán)路結(jié)構(gòu)。
[0022]當(dāng)無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)使能發(fā)送模式時(shí)，模式控制信號(hào)將改變DCO中的固有電容，使得在同一 V。初始電壓、模擬調(diào)制默認(rèn)電壓值以及門陣列電容結(jié)構(gòu)的條件下，DCO產(chǎn)生符合發(fā)送模式所需的頻率范圍的時(shí)鐘信號(hào)。
[0023]同樣，系統(tǒng)將基于通信協(xié)議確定目標(biāo)通信信道，數(shù)字處理邏輯根據(jù)參考時(shí)鐘頻率和目標(biāo)通信信道獲取小數(shù)分頻器的目標(biāo)分頻因子，并提供給Sigma-Delta調(diào)制器作為輸入信號(hào)，其結(jié)合吞脈沖計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)DCO產(chǎn)生的高頻時(shí)鐘進(jìn)行目標(biāo)小數(shù)分頻。
[0024]自動(dòng)頻率控制邏輯、DCO和反饋分頻構(gòu)成的粗調(diào)環(huán)路為DCO提供了正確的門陣列電容控制碼，使得反饋時(shí)鐘頻率與參考時(shí)鐘頻率偏差進(jìn)入容忍范圍內(nèi)，具體的粗調(diào)工作原理與接收模式類似。
[0025]頻率綜合器環(huán)路粗調(diào)結(jié)束后，粗調(diào)邏輯產(chǎn)生使能信號(hào)斷開(kāi)偏置電壓模塊對(duì)V。的賦初始電壓操作，鎖相環(huán)微調(diào)環(huán)路閉合進(jìn)入工作狀態(tài)，此時(shí)采用大電流進(jìn)行充放電的CP和低階濾波器實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率偏差的快速響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了微調(diào)環(huán)路快速鎖定到目標(biāo)頻率，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。
[0026]當(dāng)微調(diào)環(huán)路鎖定后，無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)送信號(hào)模式，此時(shí)編程LPF實(shí)現(xiàn)環(huán)路斷開(kāi)，并通過(guò)BUFFER將微調(diào)環(huán)路鎖定時(shí)的V。電壓跟隨到LPF的輸入端，保證微調(diào)環(huán)路再次閉合工作時(shí)能夠快速鎖定。斷開(kāi)后的微調(diào)環(huán)路產(chǎn)生的高頻時(shí)鐘頻率不再改變，表征原始數(shù)據(jù)信息的模擬調(diào)試電壓此時(shí)作為調(diào)制信號(hào)輸入到DCO中的調(diào)制電容模塊的輸入端，最終使得DCO實(shí)現(xiàn)在高頻時(shí)鐘上進(jìn)行頻率調(diào)制，其調(diào)制深度和調(diào)制速率受模擬調(diào)制電壓控制，圖7描述了發(fā)送模式下頻率調(diào)制的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]以上各模塊的示意圖和實(shí)現(xiàn)是指具有該功能的所有實(shí)現(xiàn)方案。以上各圖所示的電路僅為示例，將器件簡(jiǎn)單地替換所引起的電路變化亦屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)力要求書(shū)為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于收發(fā)系統(tǒng)的頻率綜合器，其特征在于:包括自動(dòng)頻率控制邏輯和鎖相環(huán)模塊兩個(gè)模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的頻率綜合器，其特征在于:在接收模式時(shí)，其為收發(fā)系統(tǒng)提供正確的本振時(shí)鐘信號(hào)； 當(dāng)接收模式使能時(shí)，頻率綜合器通過(guò)自動(dòng)頻率控制邏輯、數(shù)控振蕩器(DCO)和反饋分頻器進(jìn)行環(huán)路粗調(diào)，使得參考時(shí)鐘和反饋時(shí)鐘的頻率偏差快速進(jìn)入設(shè)計(jì)要求之內(nèi)，結(jié)束環(huán)路粗調(diào)模式；開(kāi)啟微調(diào)模式后，鎖相環(huán)采用大電流結(jié)構(gòu)的CP和低階濾波器進(jìn)行微調(diào)，實(shí)現(xiàn)微調(diào)環(huán)路快速鎖定； 當(dāng)開(kāi)始接收數(shù)據(jù)時(shí)，鎖相環(huán)編程CP和LPF兩個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)小電流結(jié)構(gòu)的CP和高階濾波器進(jìn)行環(huán)路微調(diào)，產(chǎn)生相位噪聲性能好的本振時(shí)鐘信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的頻率綜合器，其特征在于:在發(fā)送模式時(shí)，其為收發(fā)系統(tǒng)提供高頻載波信號(hào)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制功能； 當(dāng)發(fā)送模式使能時(shí)，頻率綜合器通過(guò)自動(dòng)頻率控制邏輯、DCO和反饋分頻器進(jìn)行環(huán)路粗調(diào)，使得參考時(shí)鐘和反饋時(shí)鐘的頻率偏差快速進(jìn)入設(shè)計(jì)要求之內(nèi)，結(jié)束環(huán)路粗調(diào)模式；開(kāi)啟微調(diào)模式后，鎖相環(huán)采用大電流結(jié)構(gòu)的CP和低階濾波器進(jìn)行微調(diào)，實(shí)現(xiàn)微調(diào)環(huán)路快速鎖定，產(chǎn)生高頻載波時(shí)鐘信號(hào)； 當(dāng)開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，鎖相環(huán)編程LPF模塊，實(shí)現(xiàn)微調(diào)環(huán)路斷開(kāi)，同時(shí)模擬調(diào)制電壓開(kāi)始輸入到DCO調(diào)制電容的容值控制端，實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制；同時(shí)通過(guò)LPF中Buffer模塊將Vc電壓進(jìn)行跟隨，保證微調(diào)環(huán)路閉合時(shí)環(huán)路能夠快速鎖定。
4.如權(quán)利要求1所述的頻率綜合器，其特征在于:所述的自動(dòng)頻率控制邏輯主要由TIMER, COUNTER、查找表和SAR_ADC等四個(gè)模塊構(gòu)成，其中參考時(shí)鐘REF_CLK通過(guò)HMER進(jìn)行定時(shí)，同時(shí)COUNTER在TIMER規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)反饋時(shí)鐘FD_CLK進(jìn)行周期計(jì)數(shù)，最終獲取參考時(shí)鐘和反饋時(shí)鐘之間的頻率關(guān)系，并通過(guò)查找表找出與該頻率關(guān)系相對(duì)應(yīng)的SAR_ADC的比較次數(shù)和跳變方向，然后通過(guò)SAR_ADC使得門陣列電容控制碼進(jìn)行與之相對(duì)應(yīng)跳變。
5.如權(quán)利要求4所述的自動(dòng)頻率控制邏輯，其特征在于:所述的SAR_ADC主要基于查找表給出的比較次數(shù)和跳變方向，從初始值為“ 1000”開(kāi)始跳變，結(jié)束跳變后其輸出不改變，并產(chǎn)生結(jié)束環(huán)路粗調(diào)的標(biāo)識(shí)信號(hào)，該信號(hào)作為使能信號(hào)斷開(kāi)V。電壓賦初始值的操作以及使能微調(diào)環(huán)路使其開(kāi)始工作。
6.如權(quán)利要求1所述的頻率綜合器，其特征在于:所述的鎖相環(huán)主要由PFD(鑒頻鑒相器)、CP (電荷泵)、LPF (低通濾波器)、DCO (數(shù)控振蕩器)、分頻器以及Sigma-Delta調(diào)制器和吞脈沖技術(shù)實(shí)現(xiàn)的小數(shù)分頻器等模塊組成。
7.如權(quán)利要求6所述的鎖相環(huán)，其特征在于:所述的電荷泵主要根據(jù)頻率綜合器的工作模式，其充放電電流可以進(jìn)行大、小電流編程。
8.如權(quán)利要求6所述的鎖相環(huán)，其特征在于:所述的低通濾波器主要根據(jù)頻率綜合器的工作模式，其等效電路可以進(jìn)行改變，實(shí)現(xiàn)低階濾波器、高階濾波器以及Vc跟隨三種電路結(jié)構(gòu)的切換。
9.如權(quán)利要求6所述的鎖相環(huán)，其特征在于:所述的數(shù)控振蕩器主要采用LC諧振腔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，其中電容包括門陣列電容(Varactor Array)、實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的調(diào)制電容(Modulater Varactor)、實(shí)現(xiàn)環(huán)路微調(diào)的電容以及固有電容； 在接收模式下，數(shù)控振蕩器主要為頻率綜合器提供高頻時(shí)鐘信號(hào)； 在發(fā)送模式下，數(shù)控振蕩器主要提供高頻載波信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制功能。
10.如權(quán)利要求6所述的鎖相環(huán)，其特征在于:所述的小數(shù)分頻器主要包括Sigma-Delta調(diào)制器和吞脈沖計(jì)數(shù)器兩個(gè)模塊，其中Sigma-Delta調(diào)制器將目標(biāo)小數(shù)分頻因子轉(zhuǎn)換為吞脈沖計(jì)數(shù)器的輸入信號(hào)P和S，其中S表征大分頻因子N+1的分頻次數(shù)，P表征小分頻因子N的分頻器次數(shù)。
【文檔編號(hào)】H03L7/18GK104242930SQ201410454548
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】郭斌 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙景嘉微電子股份有限公司