專利名稱：Pll電路，無線電通訊設(shè)備以及振蕩頻率控制的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及PLL(鎖相環(huán))電路，包括手機(jī)系統(tǒng)的移動(dòng)終端和基站裝置的無線電通訊設(shè)備及其振蕩頻率控制方法。
背景技術(shù)：
在諸如移動(dòng)終端之類的無線電通訊系統(tǒng)中，產(chǎn)生具有高穩(wěn)定性的振蕩信號(hào)是很重要的。因此，這些無線電通訊系統(tǒng)都包括高穩(wěn)定性的PLL電路。
在日本待審查專利公告No.10-154934的正式公告中披露了現(xiàn)有技術(shù)1的PLL頻率振蕩合成電路。圖14是顯示現(xiàn)有技術(shù)1的PLL頻率振蕩合成電路結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖14中，標(biāo)號(hào)1表示電壓控制振蕩器(簡(jiǎn)稱之“VCO”)；標(biāo)號(hào)2表示頻率分頻器，用于分頻壓控振蕩器所輸出的頻率；標(biāo)號(hào)3表示參考信號(hào)振蕩器；標(biāo)號(hào)4表示頻率分配器，用于分頻參考信號(hào)的頻率；標(biāo)號(hào)5表示相位比較器；標(biāo)號(hào)1406表示電荷泵，它可根據(jù)相位比較器的信號(hào)來輸入和輸出恒定電流；標(biāo)號(hào)7表示環(huán)路濾波器；標(biāo)號(hào)1401表示A/D轉(zhuǎn)換器電路；以及標(biāo)號(hào)1402表示算術(shù)運(yùn)算電路。
PLL頻率合成電路具有一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路1401，它對(duì)閉環(huán)狀態(tài)的PLL電路的環(huán)路濾波器的輸出信號(hào)進(jìn)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，以及一個(gè)算術(shù)運(yùn)算電路1402，它分析數(shù)字環(huán)路濾波器的輸出信號(hào)。算術(shù)運(yùn)算電路1402通過執(zhí)行快速采樣來檢測(cè)在PLL電路的轉(zhuǎn)換過程中的瞬時(shí)響應(yīng)(即，環(huán)路濾波器的輸出信號(hào))，基于所檢測(cè)到的結(jié)果，分析PLL電路的環(huán)路特性，從而可以適當(dāng)?shù)乜刂浦T如相位比較器的增益或者環(huán)路濾波器的濾波特性之類的環(huán)路參數(shù)。采用這種結(jié)構(gòu)，有可能穩(wěn)定PLL電路。
在日本待審查專利公告No.2003-152535的正式公告中披露了適用于具有現(xiàn)有技術(shù)2的PLL電路的無線電使用的半導(dǎo)體集成電路。圖15是顯示適用于現(xiàn)有技術(shù)2的無線電使用的半導(dǎo)體集成電路的PLL電路結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖15中，標(biāo)號(hào)1表示電壓控制振蕩器(簡(jiǎn)稱之“VCO”)，它具有多個(gè)頻帶(在實(shí)施例1中為4個(gè))；標(biāo)號(hào)2表示頻率分頻器，用于分頻壓控振蕩器所輸出的頻率；標(biāo)號(hào)3表示參考信號(hào)振蕩器；標(biāo)號(hào)4表示頻率分配器，用于分頻參考信號(hào)的頻率；標(biāo)號(hào)5表示相位比較器；標(biāo)號(hào)1406表示電荷泵，它可根據(jù)相位比較器的信號(hào)來輸入和輸出恒定電流；標(biāo)號(hào)7表示環(huán)路濾波器；標(biāo)號(hào)8表示開關(guān)；標(biāo)號(hào)9表示恒定電壓電源，它可以提供第一恒定電壓；標(biāo)號(hào)11表示頻率計(jì)數(shù)器；標(biāo)號(hào)12表示算術(shù)運(yùn)算電路；標(biāo)號(hào)13表示存儲(chǔ)器電路；以及標(biāo)號(hào)14表示VCO選擇電路，它用于選擇電壓控制振蕩器的頻帶。
在適用于無線電使用的現(xiàn)有技術(shù)2的半導(dǎo)體集成電路的PLL電路中，有可能選擇性地將壓控振蕩器1的振蕩頻率切換至多個(gè)振蕩頻帶中的任意一個(gè)頻帶。為了能夠?qū)崿F(xiàn)寬振蕩范圍且具有高穩(wěn)定性的振蕩頻率，PLL電路可以利用開關(guān)8進(jìn)行切換，使得PLL電路可切換至開環(huán)狀態(tài)和切換至壓控振蕩器1的一個(gè)頻帶上，頻率計(jì)數(shù)器11對(duì)壓控振蕩器的輸出信號(hào)頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)。存儲(chǔ)器電路13存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于頻帶的頻率計(jì)數(shù)器11的計(jì)數(shù)數(shù)值(振蕩頻率)。頻帶選擇電路14將要實(shí)際工作的振蕩頻帶與事先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器電路13中的頻率測(cè)量值相比較，并根據(jù)比較的結(jié)果來確定實(shí)際所使用的振蕩頻帶。
在適用于具有現(xiàn)有技術(shù)2的PLL電路的無線電使用的半導(dǎo)體集成電路中，必需在存儲(chǔ)器電路中存儲(chǔ)適用于所要使用的所有振蕩范圍的所要使用的壓控振蕩器的頻帶。因此，就必須使得在PLL電路鎖定之前依次測(cè)量各個(gè)頻帶的時(shí)間和將這些測(cè)量時(shí)間存儲(chǔ)于包括PLL電路的IC中的時(shí)間保持對(duì)各個(gè)頻帶都相互一致，或者在IC裝貨之前的最終檢測(cè)過程中保持相互一致，這就需要測(cè)量壓控振蕩器的各個(gè)頻帶中的振蕩頻率以及將上述頻率存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器電路中且保持與各個(gè)頻帶的振蕩頻率相一致的處理。
同樣，由于上述所提及的原因，存在著壓控振蕩器的頻率與頻率控制電壓特性的斜率(下文中稱之為Kv)在各個(gè)頻帶中都是變化的問題。在具有多個(gè)頻帶的壓控振蕩器中，振蕩頻率一般都是由一個(gè)電感器和一個(gè)電容元件的諧振所確定的。對(duì)于電容元件來說，可以使用變?nèi)荻O管，例如，可以根據(jù)頻率控制電壓來改變其電容。
在各個(gè)頻帶中都是變化的問題。在具有多個(gè)頻帶的壓控振蕩器中，提供了一種一個(gè)變?nèi)荻O管和多組固定電容器和開關(guān)的串聯(lián)單元相并聯(lián)的電路。通過響應(yīng)頻帶選擇的命令選擇性地導(dǎo)通和截止串聯(lián)單元中的開關(guān)，變?nèi)荻O管和固定電容器的電容之和可以進(jìn)行變化切換。通過變?nèi)荻O管的總的電容和固定電容器的總的電容的切換，振蕩頻率就會(huì)發(fā)生變化。然而，當(dāng)切換頻帶時(shí)，就會(huì)改變相對(duì)于頻率控制電壓的變?nèi)荻O管和固定電容器的總的電容變化特性(總的電容的變化因子)。這是因?yàn)椋谧內(nèi)荻O管的電容相對(duì)于頻率控制電壓變化的同時(shí)，固定電容的電容量是恒定的。正是因?yàn)檫@一事實(shí)，Kv可以根據(jù)所要選擇的頻帶改變。
由于Kv的這一變化，就一直存在著在PLL電路鎖定時(shí)和/或到達(dá)鎖定所需鎖定時(shí)間的C/N特性是變化的問題。隨著振蕩頻率的延伸和頻帶數(shù)量的增加，在最低頻帶的Kv和最高頻帶的Kv之間的差異就會(huì)變大。因此，就難以實(shí)現(xiàn)具有多個(gè)頻帶且對(duì)所有頻帶都具有穩(wěn)定響應(yīng)特性的穩(wěn)定PLL電路。
可以考慮將現(xiàn)有技術(shù)1的PLL電路結(jié)構(gòu)引入到現(xiàn)有技術(shù)2的PLL電路結(jié)構(gòu)中。然而，為了能夠采用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路來測(cè)量在閉環(huán)狀態(tài)中的環(huán)路濾波器輸出的微小電壓變化，就需要高精度和高速運(yùn)算的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。所需要的控制算術(shù)運(yùn)算電路也因此變得很復(fù)雜。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理器(下文中稱之為DSP)能夠根據(jù)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路所測(cè)量到的結(jié)果來控制環(huán)路濾波器的特性，就需要很多諸如可變電阻器、PIN二極管之類的部件來實(shí)現(xiàn)DSP的控制。
在現(xiàn)有技術(shù)1的結(jié)構(gòu)中，由于需要諸如模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換時(shí)間之類的時(shí)間或者由DSP進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算所需時(shí)間，因此在PLL電路的鎖定達(dá)到穩(wěn)定操作之前需要一定的時(shí)間周期。因此，就難以將現(xiàn)有技術(shù)1的結(jié)構(gòu)引入到在系統(tǒng)的實(shí)際用戶的使用過程中頻帶可以切換的壓控振蕩器中或者引入到具有高速鎖定運(yùn)算功能的PLL電路中。同樣，即使假設(shè)已經(jīng)將現(xiàn)有技術(shù)1的結(jié)構(gòu)引入到PLL電路，但存在著的另一問題是PLL電路變得十分昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明試圖提供一種低成本和穩(wěn)定的PLL電路，在該電路中，可以選擇性地切換至多個(gè)振蕩頻率范圍(下文稱之為頻帶)中的任一范圍中或者處于任一頻帶中，當(dāng)PLL處于鎖定狀態(tài)時(shí)C/N特性和鎖定時(shí)間都幾乎是恒定的；還提供一種具有上述這類PLL電路的無線電通訊設(shè)備及其振蕩頻率控制的方法。
為了能夠解決上述問題，本發(fā)明具有下列結(jié)構(gòu)。權(quán)利要求1所闡述的發(fā)明是一種PLL電路，該P(yáng)LL電路包括壓控振蕩器，它具有多個(gè)頻帶且可以在根據(jù)所選擇頻帶中的控制電壓的頻率上振蕩；第一頻率分頻器，用于對(duì)所述壓控振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻；參考信號(hào)振蕩器；第二頻率分頻器，用于對(duì)所述參考信號(hào)振蕩器所輸出的參考信號(hào)進(jìn)行分頻；相位比較器，用于檢測(cè)在所述第一頻率分頻器的輸出信號(hào)和所述第二頻率分頻器的輸出信號(hào)之間的相位差異并輸出相位差信號(hào)；電荷泵，可以輸入和輸出基于所選擇的頻帶且基于所述相位差信號(hào)所設(shè)置的增益所產(chǎn)生的電流；以及環(huán)路濾波器，它可以由所述電荷泵輸入和輸出的電流來增加或減小具有指定低通濾波器特性的電壓，并因此產(chǎn)生所述的控制電壓。
通過根據(jù)頻帶來設(shè)置電荷泵的增益，壓控振蕩器在各個(gè)頻帶中的振蕩頻率與頻率控制電壓的特性中的效率編程近似于恒定。根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)一種低成本和穩(wěn)定的PLL電路，在該P(yáng)PL電路中，在PLL電路鎖定時(shí)間和達(dá)到鎖定所需的鎖上時(shí)間以及其它等等時(shí)間的C/N特性都可以在所有頻帶中設(shè)置成最佳的。
權(quán)利要求2所闡述的發(fā)明是權(quán)利要求1所請(qǐng)求的一種PLL電路，該P(yáng)LL電路包括頻率測(cè)量單元，對(duì)該單元輸入所述參考信號(hào)或所述參考信號(hào)的分頻信號(hào)以及所述壓控振蕩器的輸出信號(hào)或其分頻信號(hào)，并且基于所述參考信號(hào)或所述參考信號(hào)的分頻信號(hào)來測(cè)量壓控振蕩器的輸出信號(hào)或及其分頻信號(hào)的頻率；以及頻帶選擇單元，用于根據(jù)由所述頻率測(cè)量單元所測(cè)量到的頻率來選擇所述壓控振蕩器工作的頻帶。
權(quán)利要求3所闡述的發(fā)明是權(quán)利要求1所請(qǐng)求的一種PLL電路，其特征在于，所述電荷泵輸入和輸出根據(jù)所述相位差信號(hào)之前選擇頻帶所設(shè)置的電流。
權(quán)利要求4所闡述的發(fā)明是權(quán)利要求1所請(qǐng)求的一種PLL電路，該P(yáng)LL電路進(jìn)一步包括開關(guān)，該開關(guān)插入在所述環(huán)路濾波器和所述壓控振蕩器之間，且所述開關(guān)選擇和輸出所述環(huán)路濾波器的輸出電壓或者第一恒定電壓，作為所述壓控振蕩器的控制電壓。
權(quán)利要求5所闡述的發(fā)明是權(quán)利要求1所請(qǐng)求的一種PLL電路，該P(yáng)LL電路進(jìn)一步包括開關(guān)，該開關(guān)插入在所述環(huán)路濾波器和所述壓控振蕩器之間，且所述開關(guān)選擇性地輸出選自所述環(huán)路濾波器的輸出電壓、第一恒定電壓、以及一個(gè)或多個(gè)第二恒定電壓，作為所述壓控振蕩器的控制電壓。
權(quán)利要求6所闡述的發(fā)明是一種無線電通訊設(shè)備，該無線電通訊設(shè)備具有權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求中所請(qǐng)求的PLL電路，并采用所述壓控振蕩器的輸出信號(hào)或者由所述PLL電路輸出的分頻信號(hào)來調(diào)制輸入信號(hào)，以及無線電發(fā)送該信號(hào)，或者解調(diào)無線電接受到的輸入信號(hào)。
權(quán)利要求7所闡述的發(fā)明是權(quán)利要求6所請(qǐng)求的一種無線電通訊設(shè)備，其特征在于，所述無線電通訊設(shè)備或是移動(dòng)手機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)移動(dòng)終端或是其一個(gè)基站裝置。
權(quán)利要求8所闡述的發(fā)明是一種振蕩頻率控制方法，該方法包括使得具有多個(gè)頻帶的壓控振蕩器在所選擇的頻帶中振蕩的振蕩步驟；所述壓控振蕩器的輸出信號(hào)分頻的第一分頻步驟；參考信號(hào)分頻的第二分頻步驟；檢測(cè)在第一分頻步驟的分頻信號(hào)和第二分頻步驟的分頻信號(hào)之間的相位差異并輸出該相位差信號(hào)的相位比較步驟；用于輸入和輸出以基于所述相位差信號(hào)選擇頻帶所設(shè)置的增益所產(chǎn)生電流的電流驅(qū)動(dòng)步驟；以及通過在所述電流驅(qū)動(dòng)步驟所輸入和輸出的電流來增加或減小具有指定低通濾器特性的電壓產(chǎn)生所述壓控振蕩器控制電壓的控制電壓產(chǎn)生步驟。
權(quán)利要求9所闡述的發(fā)明是權(quán)利要求8所請(qǐng)求的一種振蕩頻率控制方法，其特征在于，電流的輸入和輸出是基于所述電流驅(qū)動(dòng)步驟在所述相位差信號(hào)之前所選擇的頻帶所設(shè)置的電流。
權(quán)利要求10所闡述的發(fā)明是權(quán)利要求8所請(qǐng)求的一種振蕩頻率控制方法，該方法進(jìn)一步包括第一頻率測(cè)量步驟，在該步驟中，在所述壓控振蕩器設(shè)置為指定頻帶且提供恒定數(shù)值的所述控制電壓的條件下，輸入所述參考信號(hào)或者所述參考信號(hào)的分頻信號(hào)和所述壓控振蕩器的輸出信號(hào)或者其輸出信號(hào)的分頻信號(hào)，并且根據(jù)所述參考信號(hào)或者所述參考信號(hào)的分頻信號(hào)，測(cè)量所述壓控振蕩器的輸出信號(hào)頻率或者其分頻信號(hào)頻率；以及頻帶選擇步驟，根據(jù)在所述第一頻率測(cè)量步驟中所測(cè)量到的頻率選擇所述壓控振蕩器所工作的頻帶。
權(quán)利要求11所闡述的發(fā)明是權(quán)利要求8所請(qǐng)求的一種振蕩頻率控制方法，該方法進(jìn)一步包括第二頻率測(cè)量步驟，用于通過提供第一恒定電壓作為所選擇頻帶的所述控制電壓來測(cè)量所述電壓振蕩器的振蕩頻率；第三頻率測(cè)量步驟，用于通過提供第二恒定電壓作為所選擇頻帶的所述控制電壓來測(cè)量所述電壓振蕩器的振蕩頻率；增益設(shè)置步驟，用于基于在所述第二頻率測(cè)量步驟中所測(cè)量到的振蕩頻率和在第三頻率測(cè)量步驟中所測(cè)量到的振蕩頻率之間的差異來設(shè)置在所述電流驅(qū)動(dòng)步驟中的頻帶增益，以及通過輸入和輸出基于在電流驅(qū)動(dòng)步驟中的所述相位差信號(hào)所設(shè)置的增益所產(chǎn)生的電流使得所述壓控振蕩器振蕩，并且通過影響上述控制電壓產(chǎn)生步驟的輸出電壓作為所述控制電壓的步驟。
權(quán)利要求12所闡述的發(fā)明是權(quán)利要求8所請(qǐng)求的一種振蕩頻率控制方法，該方法進(jìn)一步包括第二頻率測(cè)量步驟，用于通過提供第一恒定電壓作為所選擇頻帶的所述控制電壓來測(cè)量所述電壓振蕩器的振蕩頻率；第四頻率測(cè)量步驟，用于通過提供所述控制電壓產(chǎn)生步驟中的輸出電壓作為所選擇頻帶的所述控制電壓來測(cè)量所述電壓振蕩器的振蕩頻率；第五頻率測(cè)量步驟，用于在所選擇的頻帶中，當(dāng)在第四頻率測(cè)量步驟中所測(cè)量到的頻率大于在第二頻率測(cè)量步驟中所測(cè)量到的頻率時(shí)，可以選擇比所述第一恒定電壓大一定數(shù)值的恒定電壓，而當(dāng)在所述第四頻率測(cè)量步驟所測(cè)量到的頻率小于在第二頻率測(cè)量步驟中所測(cè)量的頻率時(shí)，可以選擇比所述第一恒定電壓小一定數(shù)值得恒定電壓，并且隨后將所選擇的恒定電壓作為控制電壓來提供，依次測(cè)量所述壓控振蕩器的振蕩頻率；增益設(shè)置步驟，用于基于在所述第二頻率測(cè)量步驟中所測(cè)量到的振蕩頻率和在第五頻率測(cè)量步驟中所測(cè)量到的振蕩頻率之間的差異來設(shè)置在所述電流驅(qū)動(dòng)步驟中的頻帶增益，以及通過輸入和輸出基于在電流驅(qū)動(dòng)步驟中的所述相位差信號(hào)所設(shè)置的增益所產(chǎn)生的電流使得所述壓控振蕩器振蕩，并且隨后通過提供所述控制電壓產(chǎn)生步驟的輸出電壓作為所述控制電壓的步驟。
權(quán)利要求13所闡述的發(fā)明是一種振蕩頻率控制方法，其特征在于，在該方法中，當(dāng)電源開啟時(shí)，就執(zhí)行在權(quán)利要求10至權(quán)利要求12任一中所請(qǐng)求的振蕩頻率控制方法中的一種方法，執(zhí)行指定頻率作為目標(biāo)頻率、選擇包括目標(biāo)頻率的頻帶、以及隨后設(shè)置在所述電流驅(qū)動(dòng)步驟中增益的步驟。
權(quán)利要求14所闡述的發(fā)明是一種振蕩頻率控制方法，該方法進(jìn)一步包括禁止或允許在所述電流驅(qū)動(dòng)步驟中的頻帶選擇操作和增益設(shè)置操作的步驟，以及其特制在于，只有允許在所述電流驅(qū)動(dòng)步驟中的頻帶選擇操作和增益選擇操作時(shí)，才能夠執(zhí)行在權(quán)利要求10至權(quán)利要求12中任一權(quán)利要求所請(qǐng)求的振蕩頻率控制方法。
權(quán)利要求15所闡述的發(fā)明是一種振蕩頻率控制方法，該方法進(jìn)一步包括執(zhí)行在權(quán)利要求8至權(quán)利要求12中任一權(quán)利要求所請(qǐng)求的振蕩頻率控制方法的步驟，使得在電源開啟時(shí)所述壓控振蕩器以所指定的目標(biāo)頻率振蕩，以及在該步驟中，在基于新的目標(biāo)頻率或者基于在新的目標(biāo)頻率和所述指定目標(biāo)頻率之間的差異設(shè)置新的目標(biāo)頻率的情況下，可以使用特殊算術(shù)表達(dá)式或者特殊表格來執(zhí)行在所述電流驅(qū)動(dòng)步驟的頻帶選擇和增益選擇。
權(quán)利要求16所闡述的發(fā)明是一種振蕩頻率控制方法，其特征在于，該方法可選擇性執(zhí)行從存儲(chǔ)各個(gè)頻帶的所述電流驅(qū)動(dòng)步驟的增益的存儲(chǔ)器中讀取對(duì)應(yīng)于所選擇頻帶所設(shè)置的所述電流驅(qū)動(dòng)步驟的增益，以及執(zhí)行在權(quán)利要求8所請(qǐng)求的很大頻率控制方法的步驟；以及執(zhí)行在權(quán)利要求10至權(quán)利要求12中任一權(quán)利要求所請(qǐng)求的振蕩頻率控制方法的步驟。
權(quán)利要求17所闡述的發(fā)明是權(quán)利要求10至權(quán)利要求12中任一權(quán)利要求所請(qǐng)求的一種振蕩頻率控制方法，其特征在于，當(dāng)通過提供一恒定電壓作為所述控制電壓來測(cè)量所述壓控振蕩器的振蕩頻率的步驟切換至通過提供所述控制電壓產(chǎn)生步驟的輸出電壓作為所述控制電壓使得所述壓控振蕩器振蕩的步驟時(shí)，所述電流驅(qū)動(dòng)步驟的增益可瞬間設(shè)置成高，并且在經(jīng)過一定的時(shí)間之后或者在所述壓控振蕩器的振蕩頻率鎖定在相對(duì)于目標(biāo)頻率誤差的移動(dòng)范圍內(nèi)之后，所述電流驅(qū)動(dòng)步驟的增益可設(shè)置成對(duì)應(yīng)于所述選擇頻帶的數(shù)值。
權(quán)利要求18所闡述的發(fā)明是一種振蕩頻率控制方法，該方法包括用于以壓控振蕩器的輸出信號(hào)或者其分頻信號(hào)調(diào)制輸入信號(hào)以便于進(jìn)行無線電發(fā)送或者解調(diào)無線電接受到的輸入信號(hào)的無線電通訊步驟，以及用于在沒有執(zhí)行所述無線電通訊步驟的時(shí)間周期中執(zhí)行在權(quán)利要求10至權(quán)利要求12中任一權(quán)利要求所請(qǐng)求的一種振蕩頻率控制方法的調(diào)節(jié)步驟。
權(quán)利要求19所闡述的發(fā)明是權(quán)利要求18所請(qǐng)求的一種振蕩頻率控制方法，其特征在于，在沒有執(zhí)行所述無線電通訊步驟以及所述壓控振蕩器的振蕩頻率偏離目標(biāo)頻率大于限定閾值的時(shí)間周期中執(zhí)行所述調(diào)節(jié)步驟。
根據(jù)本發(fā)明，有可能實(shí)現(xiàn)低成本和穩(wěn)定的PLL電路，在該電路中，有可能選擇性地切換至多個(gè)頻帶，以及在這些頻帶中，當(dāng)PLL處于鎖定狀態(tài)和鎖定時(shí)間時(shí)的C/N特性變得幾乎相同，并且也有可能實(shí)現(xiàn)具有上述PLL電路的無線電通訊設(shè)備及其振蕩頻率控制方法。
在切換頻帶時(shí)，也有可能獲得C/N、鎖定時(shí)間等等的穩(wěn)定特性，即使在壓控振蕩器的Kv變化的情況。
也可能通過選擇性地使用頻帶以及電荷泵電流的優(yōu)化設(shè)置情況和在已經(jīng)設(shè)置條件下操作PLL電路的情況，從而有可能實(shí)現(xiàn)能夠快速響應(yīng)鎖定時(shí)間的PLL電路以及具有上述PLL電路的無線電通訊設(shè)備及其恒定頻率控制方法。
在后附的權(quán)利要求中詳細(xì)闡述了本發(fā)明的新穎特性的同時(shí)，可以從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)討論中更好地從結(jié)構(gòu)和內(nèi)容中理解和意識(shí)本發(fā)明及其其它目的和性能。


圖1是顯示本發(fā)明實(shí)施例1的PLL電路結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2是顯示本發(fā)明實(shí)施例1的電壓控制振蕩器結(jié)構(gòu)的方框示意圖；圖3顯示了本發(fā)明實(shí)施例1的壓控振蕩器的響應(yīng)頻帶特性的圖形；圖4是顯示本發(fā)明實(shí)施例1的電荷泵結(jié)構(gòu)的方框示意圖；圖5是顯示本發(fā)明實(shí)施例1的環(huán)路濾波器結(jié)構(gòu)的方框示意圖；圖6是顯示本發(fā)明實(shí)施例1的無線電通訊設(shè)備的示意結(jié)構(gòu)的方框示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例1的振蕩頻率控制方法的流程圖；圖8是顯示本發(fā)明實(shí)施例2和3的PLL電路的方框圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例2的振蕩頻率控制方法的流程圖；圖10是本發(fā)明實(shí)施例3的振蕩頻率控制方法的流程圖；圖11是本發(fā)明實(shí)施例4的振蕩頻率控制方法的流程圖；圖12是本發(fā)明實(shí)施例5的振蕩頻率控制方法的流程圖；圖13是本發(fā)明實(shí)施例6的振蕩頻率控制方法的流程圖；圖14是傳統(tǒng)發(fā)明的PLL電路1；和，圖15是傳統(tǒng)發(fā)明的PLL電路2。
應(yīng)該意識(shí)到的是，某些或者其它附圖只是用于說明目的的表述，且沒有必要采用所示元件的實(shí)際相對(duì)尺寸或者位置來表述的。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖討論了特別顯示實(shí)現(xiàn)本發(fā)明最佳模式的實(shí)施例。
《實(shí)施例1》使用圖1至圖7來討論本發(fā)明實(shí)施例1的PLL電路、無線電通訊設(shè)備以及振蕩頻率控制方法。圖1是顯示本發(fā)明實(shí)施例1的PLL電路結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖1中，標(biāo)號(hào)1表示具有多個(gè)頻帶(在實(shí)施例1中為4)的電壓控制振蕩器(下文簡(jiǎn)稱之VCO)、標(biāo)號(hào)2表示用于壓控振蕩器輸出頻率分頻的頻率分頻器；標(biāo)號(hào)3表示參考信號(hào)振蕩器；標(biāo)號(hào)4表示用于參考信號(hào)頻率分頻的頻率分頻器；標(biāo)號(hào)5表示相位比較器；標(biāo)號(hào)6表示響應(yīng)相位比較器的信號(hào)輸入和輸出恒定電流的電荷泵；標(biāo)號(hào)7表示環(huán)路濾波器；標(biāo)號(hào)8表示開關(guān)；標(biāo)號(hào)9表示提供第一恒定電壓的恒壓源；標(biāo)號(hào)11表示頻率計(jì)數(shù)器；標(biāo)號(hào)12表示算術(shù)運(yùn)算電路；標(biāo)號(hào)13表示存儲(chǔ)電路，標(biāo)號(hào)14表示用于選擇壓控振蕩器頻帶的VCO選擇電路；以及標(biāo)號(hào)15表示電荷泵的電流控制電路(簡(jiǎn)稱之CP電流控制電路)。
正如后續(xù)圖6所討論的，實(shí)施例1的PLL電路601安裝在無線電通訊設(shè)備上。無線電通訊設(shè)備的控制單元602(圖6)發(fā)送開關(guān)信號(hào)16，分頻比率N的設(shè)置信號(hào)17，和分頻信號(hào)比率R的設(shè)置信號(hào)18，以及PLL電路601的控制。
在本發(fā)明實(shí)施例1中的PLL電路601中，壓控振蕩器1的半導(dǎo)體元件、分頻器2、參考信號(hào)振蕩器3的半導(dǎo)體元件、分頻器4、相位比較器5、電荷泵6、開關(guān)8、恒壓源9、頻率計(jì)數(shù)器11、算術(shù)運(yùn)算電路12、存儲(chǔ)電路13、VCO選擇電路14以及CP電流控制電路15都集成在一個(gè)單獨(dú)的IC芯片上。實(shí)施例1的PLL電路是一個(gè)穩(wěn)定的和低成本PLL電路，在該電路中，盡管壓控振蕩器1的Kv是響應(yīng)所選擇頻帶而變化的，但是諸如在鎖定時(shí)間的C/N特性和達(dá)到鎖定狀態(tài)所需的鎖定時(shí)間之類的特性在所有頻帶中都能夠設(shè)置成最穩(wěn)定的。
討論實(shí)施例1的PLL電路。首先，解釋在操作狀態(tài)中，開關(guān)8將環(huán)路濾波器7所輸出的控制電壓發(fā)送至壓控振蕩器1。
使用圖2和圖3來討論壓控振蕩器1。圖2是顯示電壓控制振蕩器1的主要部分結(jié)構(gòu)的電路示意圖。在壓控振蕩器中，兩個(gè)晶體管201和202構(gòu)成了一個(gè)放大器，其中各晶體管的射極都連接著電流源203。并聯(lián)諧振電路連接著兩個(gè)晶體管201和202的集電極。并聯(lián)諧振電路具有四個(gè)串聯(lián)連接單元的并聯(lián)連接結(jié)構(gòu)，串聯(lián)連接單元各自串聯(lián)連接著電感器206和207，變?nèi)荻O管204和205，以及固定電容元件(電容器)210、211、212和213，以及頻帶變化開關(guān)(下文中簡(jiǎn)稱之“開關(guān)”)220、221、222和223。電容器210和212的電容是相同的。電容器211和213是相同的。電容器210的電容小于電容器211的電容。
壓控振蕩器1以并聯(lián)諧振電路的諧振頻率fOSC振蕩，并且輸出頻率fOSC的信號(hào)。VCO頻帶選擇電路14設(shè)置開關(guān)220、221、222和223為ON或OFF，使得連接著并聯(lián)諧振電路的固定電容器210、211、212和213可以變化。從而可以變化壓控振蕩器1振蕩的頻帶。在各個(gè)頻帶中，在頻率控制電壓通過開關(guān)8時(shí)，通過將環(huán)路濾波器7的輸出電壓施加在變?nèi)荻O管204和205的陰極來變化變?nèi)荻O管204和205的電容，因此變化壓控振蕩器1振蕩的頻率fOSC。
圖3顯示了壓控振蕩器1的響應(yīng)頻帶特性的圖形。在圖3中，橫坐標(biāo)顯示了環(huán)路濾波器7輸出的頻率控制電壓(單位為伏特，V)，而縱坐標(biāo)則顯示了壓控振蕩器1的振蕩頻率fOSC(單位為赫茲，Hz)。圖1所示各線的斜率為Kv(單位為Hz/V)。線11001顯示了所有開關(guān)220、221、222和223都截止時(shí)的振蕩頻率。線1102顯示了開關(guān)220和222導(dǎo)通而開關(guān)221和223截止時(shí)的振蕩頻率。線1103顯示了開關(guān)221、223導(dǎo)通而開關(guān)220和222截止時(shí)的振蕩頻率。線1104顯示了所有開關(guān)220、221、222和223都導(dǎo)通時(shí)的振蕩頻率。
參考信號(hào)振蕩器3是一個(gè)使用聲表面波(SAW)濾波器的高精度和高穩(wěn)定度振蕩器。參考信號(hào)振蕩器3以恒定的頻率fSTD振蕩并輸出具有頻率fSTD的參考信號(hào)。
無線電通訊設(shè)備的控制單元602(圖6)設(shè)置分頻器2的分頻比率N。分頻器2以分頻比率N分頻壓控振蕩器1輸出信號(hào)的頻率。控制單元602設(shè)置分頻器4的分頻比率R。分頻器4以分頻比率R分頻參考信號(hào)振蕩器輸出信號(hào)的頻率。
控制單元602根據(jù)PLL電路601輸出信號(hào)的頻率(例如，四個(gè)頻率)來確定分頻比率N和R的數(shù)值?？刂茊卧?02確定分頻比率N和R的數(shù)值，使得分頻器2的輸出信號(hào)頻率和分頻器4的輸出信號(hào)比率在各個(gè)頻率上都變得相同。即，確定分頻比率的數(shù)值使其保持下列公式fOSC/N＝fSTD/R。
相位比較器5輸入分頻器2的輸出信號(hào)和分頻器4的輸出信號(hào)，并且根據(jù)兩個(gè)信號(hào)之間的相位差異輸出相位差信號(hào)。在實(shí)施例1中，相位差信號(hào)是由兩個(gè)相位差信號(hào)46和47所組成。如分頻器2輸出信號(hào)的頻率fOSC/N高于分頻器4輸出信號(hào)的頻率fTSD/R，則相位差信號(hào)47(圖4)就變成高且持續(xù)正比于頻率差的時(shí)間周期。如分頻器2輸出信號(hào)的頻率fOSC/N低于分頻器4輸出信號(hào)的頻率fTSD/R，則相位差信號(hào)46(圖4)就變成高且持續(xù)正比于頻率差的時(shí)間周期。在上述以外的時(shí)間周期中，相位差信號(hào)46和47都變成低。
頻率計(jì)數(shù)器11和算術(shù)運(yùn)算電路12構(gòu)成一個(gè)頻率測(cè)量單元。頻率測(cè)量單元輸入?yún)⒖夹盘?hào)的分頻信號(hào)和壓控振蕩器1輸出信號(hào)的分頻信號(hào)，并基于參考信號(hào)分頻信號(hào)測(cè)量壓控振蕩器1輸出信號(hào)的分頻信號(hào)頻率。取代實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)，也有可能頻率測(cè)量單元通過直接輸入?yún)⒖夹盘?hào)和壓控振蕩器1的輸出信號(hào)基于參考信號(hào)來測(cè)量壓控振蕩器1的輸出信號(hào)頻率。
頻率計(jì)數(shù)器11具有用于將分頻器2的輸出信號(hào)輸入其時(shí)鐘輸入端的第一計(jì)數(shù)器以及用于將分頻器4的輸出信號(hào)輸入其時(shí)鐘輸入端的第二計(jì)數(shù)器。在實(shí)施例1中，頻率計(jì)數(shù)器11的第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器輸出各自對(duì)應(yīng)于一定數(shù)值寬度的脈沖。頻率計(jì)數(shù)器11輸出由第一脈沖減去第二脈沖所產(chǎn)生的第一有限差動(dòng)脈沖以及由第二脈沖減去第一脈沖所產(chǎn)生的第二有限差動(dòng)脈沖。當(dāng)分頻器2輸出信號(hào)的頻率fOSC/N低于分頻器4輸出信號(hào)的頻率fSTD/R時(shí)，第一有限差動(dòng)脈沖的時(shí)間周期正比于頻率差異。當(dāng)分頻器2輸出信號(hào)的頻率fOSC/N高于分頻器4輸出信號(hào)的頻率fSTD/R時(shí)，第二有限差動(dòng)脈沖的時(shí)間周期正比于頻率差異。僅僅只能輸出第一有限差動(dòng)脈沖和第二有限差動(dòng)脈沖中的一個(gè)。
算術(shù)運(yùn)算電路12輸入第一有限差動(dòng)脈沖和第二有限差動(dòng)脈沖，當(dāng)將兩個(gè)相鄰VCO頻帶的中心頻率分別被N分頻的信號(hào)輸入至頻率計(jì)數(shù)器11時(shí)，則對(duì)第一有限差動(dòng)脈沖或者第二有限差動(dòng)脈沖的時(shí)間周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，且頻率計(jì)數(shù)器11所輸出的兩個(gè)脈沖具有互為相反時(shí)間周期倒數(shù)整數(shù)倍的周期時(shí)鐘。計(jì)數(shù)數(shù)值正比于在所設(shè)置頻帶和最佳擬合頻帶之間的偏差值。該計(jì)數(shù)數(shù)值存儲(chǔ)于存儲(chǔ)電路13。
頻率計(jì)數(shù)器11和算術(shù)運(yùn)算電路12的結(jié)構(gòu)并不一定限制于上述結(jié)構(gòu)，可以使用任何其它結(jié)構(gòu)。
存儲(chǔ)電路13、VCO頻帶選擇電路14和CP電流選擇電路15構(gòu)成了頻帶選擇單元。根據(jù)頻率測(cè)量單元所測(cè)量到的第一有限差動(dòng)脈沖或第二有限差動(dòng)脈沖的時(shí)間周期的計(jì)數(shù)數(shù)值，壓控振蕩器1選擇所使用的頻帶，并且設(shè)置電荷泵6的電流數(shù)值。
VCO頻帶選擇電路14根據(jù)在存儲(chǔ)電路13中所存儲(chǔ)的計(jì)數(shù)數(shù)值來確定最佳擬合頻帶。VCO頻帶選擇電路14輸出切換開關(guān)220、221、222和223(圖2)的開關(guān)切換信號(hào)并且選擇壓控振蕩器1的頻帶。VCO頻帶選擇電路14在所選擇的頻帶上向CP電流選擇電路15發(fā)送信息。
CP電流選擇電路15輸出用于確定電荷泵6的輸入/輸出電流的設(shè)置數(shù)值48，該數(shù)值是根據(jù)在所選擇頻帶上由VCO頻帶選擇電路14所發(fā)送的信息事先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)電路13并且作為控制信號(hào)發(fā)送給電荷泵6。在實(shí)施例1中，設(shè)置數(shù)據(jù)(控制信號(hào))48是多位二進(jìn)制的控制信號(hào)，用于確定在電荷泵6中所包括的可變電流源41(圖4)的電流。
電荷泵6輸入由相位比較器5所輸出的相位差信號(hào)和用于確定由CP電流選擇電路15所輸出的輸入/輸出電流的控制信號(hào)，并且在根據(jù)相位差信號(hào)的時(shí)間周期中輸入和輸出響應(yīng)所選擇頻帶向環(huán)路濾波器7所設(shè)置的電流。
圖4是顯示實(shí)施例1的電荷泵結(jié)構(gòu)的電路示意圖。在圖4中，電荷泵6具有電流源41、42和43，以及開關(guān)44和45。電流源41響應(yīng)確定CP電流選擇電路15輸出的輸入/輸出電流的設(shè)置數(shù)據(jù)48提供恒定的電流。在實(shí)施例1中，當(dāng)VCO頻帶選擇電路14所選擇的頻帶頻率為高時(shí)，則電流源41所提供的電流就變小。
電流源41、42和43構(gòu)成了一個(gè)鏡像電流，并且電流源42和43輸出正比于電壓源41輸出電流的恒定電流。電流源42和43輸出相同數(shù)值的電流。因此，通過變化電流源41的電流，也就可以變化電流源42和43的電流數(shù)值。
當(dāng)分頻器2輸出信號(hào)的頻率fOSC/N低于分頻器4輸出信號(hào)的頻率fSTD/R并且相位比較器5輸出高電平相位差信號(hào)46時(shí)，開關(guān)44就導(dǎo)通。通過恒流源42和開關(guān)44，對(duì)環(huán)路濾波器7的電容器53(圖5)進(jìn)行充電。正比于開關(guān)44的ON周期，環(huán)路濾波器7的電容器53的電壓變高。
當(dāng)分頻器2輸出信號(hào)的頻率fOSC/N高于分頻器4輸出信號(hào)的頻率fSTD/R并且相位比較器5輸出高電平相位差信號(hào)47時(shí)，開關(guān)45就導(dǎo)通。通過開關(guān)45和恒流源43，使得環(huán)路濾波器7的電容器53(圖5)放電。正比于開關(guān)45的ON周期，環(huán)路濾波器7的電容器53的電壓變低。
圖5是顯示實(shí)施例1的環(huán)路濾波器結(jié)構(gòu)的電路示意圖。環(huán)路濾波器7是一個(gè)帶通濾波器。環(huán)路濾波器7具有電阻器51和52以及電容器53。電容器53是由電荷泵6進(jìn)行充電和放電。在電容器53兩端所出現(xiàn)的電壓通過開關(guān)8施加至壓控振蕩器1。
當(dāng)所施加的控制電壓變高時(shí)，壓控振蕩器1的振蕩頻率就變高；反之，當(dāng)所施加的控制電壓變低時(shí)，壓控振蕩器1的振蕩頻率就變低。
解釋電荷泵6的輸入/輸出電流的設(shè)置數(shù)值，該設(shè)置數(shù)值是由CP電流選擇電路15所設(shè)置的。在具有圖2所示結(jié)構(gòu)的壓控振蕩器1中，頻率高的頻帶中的Kv變得比頻率低的頻帶中的Kv高，正如圖3所示。當(dāng)VCO頻帶選擇電路14所選擇的頻率較高時(shí)，則由CP電流選擇電路所設(shè)置的電荷泵6的輸入/輸出電流就變得較小。也就是說，當(dāng)所選擇頻帶的頻率較高時(shí)，則基于相位差信號(hào)所產(chǎn)生的輸入/輸出電流得增益就可以設(shè)置成較低。
當(dāng)VCO頻帶選擇電路14所選擇的頻率較低時(shí)，則由CP電流選擇電路所設(shè)置的電荷泵6的輸入/輸出電流就變得較大。具體說，當(dāng)VCO頻帶選擇電路14所選擇的頻率較低時(shí)，則由電荷泵6的電流源41所提供的電流就變大。也就是說，當(dāng)所選擇頻帶的頻率較低時(shí)，則基于相位差信號(hào)所產(chǎn)生的輸入/輸出電流得增益就可以設(shè)置成較高。
在各個(gè)頻帶中，將Kv數(shù)值乘以電荷泵電路的數(shù)值幾乎成恒定的數(shù)值預(yù)先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)電路13。這樣，就可以獲得各個(gè)頻帶中的穩(wěn)定C/N和鎖定時(shí)間。
假設(shè)電荷泵的轉(zhuǎn)換增益，相位比較器輸出的差信號(hào)可以通過該轉(zhuǎn)換增益轉(zhuǎn)換成輸入/輸出電流為Ikp(mA/rad)、VCO的控制靈敏度為Kv(Hz/V)、環(huán)路濾波器函數(shù)(拉普拉斯函數(shù))為F(s)、為VCO輸出所準(zhǔn)備分頻的分頻比率為1/N。實(shí)施例1的PLL電路的反饋環(huán)路的開環(huán)增益可以由下式所表示G(s)/(1+G(s)×H(s))式中G(s)和H(s)分別為G(s)＝Ikp×Kv×F(s)/s，H(s)＝1/N。
于是，對(duì)于環(huán)路濾波器來說，可以使用如圖5所示的二階完全積分型且假設(shè)電阻器52和52的電阻數(shù)值為R1和R2，電容器53的電容為C，則傳遞函數(shù)F(s)可以由下式來表示F(s)＝(s·C·R2+1)/(s·C·R1)。
在已知的強(qiáng)制時(shí)間中，本征頻率ωn和阻尼常數(shù)ξ都是十分重要的，使用這些數(shù)值的PLL電路的穩(wěn)定狀態(tài)或者其它等等都可以由下列公式所表示ξ＝(R1×C/2)×(Ikp×Kv/(N×C×R1))1/2，ωn＝(Ikp×Kv/(N×C×R1))1/2。
在實(shí)施例1中，確定壓控振蕩器的頻帶，隨后響應(yīng)該頻帶的Kv數(shù)值變化恒壓型電荷泵的輸入/輸出電流。在現(xiàn)有技術(shù)中，例如，通過改變圖5所示的環(huán)路濾波器7的電阻器51和電容器53的阻抗，就可以補(bǔ)償該頻帶中的Kv變化。然而，改變環(huán)路濾波器7的截止頻率，從而也可以改變PLL電路的傳遞函數(shù)。在本發(fā)明中，由于改變環(huán)路濾波器的增益并不改變環(huán)路濾波器7的特性，所以就有可能保持PLL電路的環(huán)路增益恒定并且可以避免電路特性的變化。實(shí)施例1的PLL電路可以在所有頻帶中穩(wěn)定工作。
在實(shí)施例1中，可以想像的到的是，采用例如沒有使用開關(guān)8或恒壓源9的方法，VCO頻帶選擇電路14首先選擇較低的頻率頻帶，隨后檢測(cè)PLL電路是否隨定該頻帶，如果沒有鎖定，則頻帶就逐一持續(xù)變化到較高頻率頻帶的頻帶，直至檢測(cè)到最佳的頻帶為此。然而，這種方法需要花時(shí)間來檢測(cè)最佳頻帶。實(shí)施例1的PLL電路進(jìn)一步包括開關(guān)8和恒壓源9。于是，就能夠快速檢測(cè)到最佳頻帶。
開關(guān)8向正常工作狀態(tài)的壓控振蕩器1發(fā)送環(huán)路濾波器7所輸出的控制電壓。當(dāng)檢測(cè)到最佳頻帶時(shí)，開關(guān)8首先向壓控振蕩器1發(fā)送恒壓源9的輸出電壓作為控制電壓，以取代環(huán)路濾波器的輸出電壓。圖7解釋在開關(guān)8向壓控振蕩器1發(fā)送恒壓源9的輸出電壓作為控制電壓情況中的功能。
接著，使用圖7來討論開關(guān)8的開關(guān)操作。圖7是本發(fā)明實(shí)施例1的振蕩頻率控制方法的流程圖。
首先，根據(jù)控制單元602向開關(guān)8發(fā)送的切換信號(hào)16，開關(guān)8向壓控振蕩器1發(fā)送恒壓源9的輸出電壓作為控制電壓。PLL電路進(jìn)入到開環(huán)狀態(tài)(步驟701)。并且希望將恒壓源9所輸出的第一恒定電壓設(shè)置在壓控振蕩器1頻率控制電壓的可變范圍的中間數(shù)值上。
根據(jù)控制單元602發(fā)送給VCO頻帶選擇電路14的控制信號(hào)，VCO頻帶選擇電路14初始化壓控振蕩器1的頻帶(步驟702)。希望該初始化所設(shè)置的頻帶可以設(shè)置在所有頻帶的中心頻率的頻帶上。壓控振蕩器1在所選擇的頻帶中振蕩。
控制單元602設(shè)置N和R，這是根據(jù)對(duì)分頻器2和4所分別設(shè)置的頻率(壓控振蕩器1的目標(biāo)振蕩頻率)所確定的(步驟703)。當(dāng)壓控振蕩器1地振蕩頻率與目標(biāo)振蕩頻率相一致時(shí)，分頻器2輸出信號(hào)的頻率fOSC/N和分頻器4輸出信號(hào)的頻率fSTD/R是相互一致的。
控制單元602發(fā)送控制信號(hào)(未顯示)，指令頻率計(jì)數(shù)器11和算術(shù)運(yùn)算電離12測(cè)量壓控振蕩器1輸出信號(hào)的分頻信號(hào)的頻率。頻率計(jì)數(shù)器11輸入?yún)⒖夹盘?hào)的分頻信號(hào)和壓控振蕩器1輸出信號(hào)的分頻信號(hào)，并且計(jì)數(shù)(步驟704)各個(gè)分頻信號(hào)的數(shù)量和輸出第一有限差動(dòng)脈沖以及與兩個(gè)分頻信號(hào)之間的頻率差異成正比的第二有限差動(dòng)脈沖。
算術(shù)運(yùn)算電路12輸入由頻率計(jì)數(shù)器11所輸出的第一有限差動(dòng)脈沖和第二有限差動(dòng)脈沖。將信號(hào)輸入到頻率計(jì)數(shù)器11時(shí)，且這些信號(hào)是采用N分別分頻兩個(gè)相鄰VCO頻帶的中心頻率所獲得的，就可以計(jì)數(shù)第一有限差動(dòng)脈沖或第二有限差動(dòng)脈沖的時(shí)間周期且時(shí)鐘具有兩者的時(shí)間周期互為相反整數(shù)倍的周期，隨后將所計(jì)數(shù)的數(shù)值存儲(chǔ)于存儲(chǔ)電路13(步驟706)。
VCO頻帶選擇電路14依照在存儲(chǔ)器電路14(步驟706)中存儲(chǔ)的第一有限差動(dòng)脈沖或第二有限差動(dòng)脈沖持續(xù)時(shí)間計(jì)算值將電壓控制振蕩器1設(shè)置為最佳頻帶。
CP電流選擇電路15設(shè)置電荷泵6的電流數(shù)值(步驟707)。
控制單元602向開關(guān)8發(fā)送切換變化信號(hào)16。根據(jù)切換變化信號(hào)16，開關(guān)8就向壓控振蕩器1發(fā)送環(huán)路濾波器7的輸出電壓作為控制電壓。PLL電路就變成閉環(huán)狀態(tài)(步驟708)。PLL電路開始初始的閉環(huán)工作。壓控振蕩器1以所設(shè)置頻帶中的目標(biāo)頻率振蕩(步驟709)。
圖6是顯示本發(fā)明實(shí)施例1的無線電通訊設(shè)備的外形結(jié)構(gòu)的方框圖。實(shí)施例1的無線電通訊設(shè)備是手機(jī)的移動(dòng)終端或者是手機(jī)的基站裝置。在圖6中，標(biāo)號(hào)601表示上述提及的PLL電路，標(biāo)號(hào)602表示控制單元，標(biāo)號(hào)603表示輸入單元，標(biāo)號(hào)604表示低通濾波器(LPF)，標(biāo)號(hào)605表示頻率加法器，標(biāo)號(hào)606表示帶通濾波器(BPF)，標(biāo)號(hào)607表示發(fā)送單元，標(biāo)號(hào)608表示無線電天線，標(biāo)號(hào)609表示接受單元，標(biāo)號(hào)610表示帶通濾波器(BPF)，標(biāo)號(hào)611表示頻率減法器，標(biāo)號(hào)612表示低通濾波器(LPF)，以及標(biāo)號(hào)613表示輸出單元。
控制單元602是一個(gè)微計(jì)算機(jī)，并控制著整個(gè)無線電通訊設(shè)備的操作。當(dāng)改變?cè)跓o線電通訊設(shè)備中用于無線電通訊的發(fā)送載波的頻率時(shí)，控制單元602就變化PLL電路601的振蕩頻率以及變化BPF 606的通帶。當(dāng)改變?cè)跓o線電通訊設(shè)備中用于無線電通訊的接受載波的頻率時(shí)，控制單元602就變化PLL電路601的振蕩頻率以及變化BPF 610的通帶。
討論發(fā)送系統(tǒng)的操作。輸入單元603輸入基帶的信號(hào)。LPF 604截止在基帶輸入信號(hào)中所不需要的高頻范圍內(nèi)的分量。PLL電路601輸出指定頻率的信號(hào)。頻率加法器605是一個(gè)調(diào)制輸入信號(hào)的調(diào)制器。頻率加法器605將輸入信號(hào)頻率加法所產(chǎn)生的頻率信號(hào)乘以PLL電路601輸出信號(hào)的頻率。
BPF 606只從頻率加法器605輸出信號(hào)中發(fā)送所需頻率范圍內(nèi)的分量。發(fā)送單元607通過無線電天線608輸出BPF 606的輸出信號(hào)。
接著，討論接受系統(tǒng)的操作。接受單元609通過無線電天線608接受無線電信號(hào)。BPF 610只從頻率加法器605接受無線電信號(hào)中發(fā)送所需頻率范圍內(nèi)的分量。PLL電路601輸出指定頻率的信號(hào)。頻率減法器611是一個(gè)用于將BPF610的輸出信號(hào)解調(diào)成基帶信號(hào)的解調(diào)器。頻率減法器611從BPF 610的輸出信號(hào)頻率中減去PLL電路601輸出信號(hào)頻率。
《實(shí)施例2》使用圖8和圖9，討論本發(fā)明實(shí)施例2的PLL電路，無線電通訊設(shè)備，以及振蕩頻率控制方法。圖8是顯示本發(fā)明實(shí)施例2的PLL電路結(jié)構(gòu)的方框圖。實(shí)施例2的PLL電路不同于實(shí)施例1的PLL電路(圖1)，這些方面是它具有三點(diǎn)切換開關(guān)88以替代兩點(diǎn)切換開關(guān)8，并且還具有第二恒壓源10，用于提供第二恒定電壓。在其它方面上，實(shí)施例2的PLL電路類同于實(shí)施例1的PLL電路。恒壓源10可與半導(dǎo)體元件和壓控振蕩器1的其它元件一起集成于一個(gè)單片IC芯片。
本發(fā)明實(shí)施例2的無線電通訊設(shè)備具有實(shí)施例2的PLL電路，以替代實(shí)施例1的PLL電路。在其它方面上，實(shí)施例2的無線電通訊設(shè)備類同于實(shí)施例1的無線電通訊設(shè)備(圖6)。
討論實(shí)施例2的PLL電路的操作。開關(guān)88將環(huán)路濾波器7所輸出的控制電壓發(fā)送至壓控振蕩器1的操作狀態(tài)類同于實(shí)施例1的操作狀態(tài)。
接著，使用圖9，討論切換開關(guān)88的操作。圖9是本發(fā)明實(shí)施例2的振蕩頻率控制方法的流程圖。
首先，根據(jù)控制單元602發(fā)送至開關(guān)88的切換變化信號(hào)16，開關(guān)88將恒壓源9的輸出電壓(第一恒定電壓)發(fā)送至壓控振蕩器1。PLL電路就變成開環(huán)狀態(tài)(步驟901)。因此，希望將恒壓源9所輸出的第一恒定電壓設(shè)置成壓控振蕩器1的頻率控制電壓變化范圍的中間數(shù)值。
根據(jù)控制單元602發(fā)送至VCO頻帶選擇電路14的控制信號(hào)(未顯示)，VCO頻帶選擇電路14初始化壓控振蕩器1的頻帶(步驟902)。希望將初始化設(shè)置的頻帶選擇設(shè)置在所有頻帶的中心頻率的頻帶上。壓控振蕩器1可以在所選擇頻帶中振蕩。
控制單元602設(shè)置N和R，這是根據(jù)分別對(duì)分頻器2和4所設(shè)置的頻率(壓控振蕩器1的目標(biāo)振蕩頻率)所確定的(步驟903)。當(dāng)壓控振蕩器1的頻率振蕩與目標(biāo)振蕩頻率相一致時(shí)，分頻器2輸出信號(hào)的頻率fOSC/N和分頻器4輸出信號(hào)的頻率fSTD/R是相互匹配的。
控制單元602發(fā)送控制信號(hào)(未顯示)并且指令頻率計(jì)數(shù)器和算術(shù)運(yùn)算電路12測(cè)量壓控振蕩器1輸出信號(hào)的分頻信號(hào)的頻率。頻率計(jì)數(shù)器11輸入?yún)⒖夹盘?hào)的分頻信號(hào)和壓控振蕩器1輸出信號(hào)的分頻信號(hào)，以及計(jì)數(shù)(步驟904)各個(gè)分頻信號(hào)的數(shù)目并輸出第一有限差動(dòng)脈沖和第二有限差動(dòng)脈沖，其中第二有限差動(dòng)脈沖正比于在兩個(gè)分頻信號(hào)之間的頻率差異。
算術(shù)運(yùn)算電路12輸入第一有限差動(dòng)脈沖和第二有限差動(dòng)脈沖，并且當(dāng)所輸入的信號(hào)是兩個(gè)相鄰VCO頻帶的中心頻率分別被N分頻所獲得的信號(hào)且輸入頻率計(jì)數(shù)器11時(shí)，就以與頻率計(jì)數(shù)器11所輸出的第一有限差動(dòng)脈沖(或第二有限差動(dòng)脈沖)的時(shí)間周期互為相反整數(shù)倍的周期時(shí)鐘來計(jì)數(shù)第一有限差動(dòng)脈沖或第二有限差動(dòng)脈沖的時(shí)間周期，并隨后將其存儲(chǔ)于存儲(chǔ)電路13(步驟905)。
VCO頻帶選擇電路14根據(jù)存儲(chǔ)于在存儲(chǔ)電路14中的第一有限差動(dòng)脈沖或者第二有限差動(dòng)脈沖的時(shí)間周期的計(jì)數(shù)數(shù)值將壓控振蕩器1設(shè)置在最佳擬合頻帶中(步驟906)。
在這種條件下，頻率計(jì)數(shù)器11和算術(shù)運(yùn)算電路12再次測(cè)量分頻器2輸出信號(hào)的頻率fSOC/N。由恒壓源9所輸出的第一恒定電壓可設(shè)置成壓控振蕩器1頻率控制電壓的變化范圍中的中心數(shù)值上。
算術(shù)運(yùn)算電路12輸入由頻率計(jì)數(shù)器11所輸出的第一有限差動(dòng)脈沖和第二有限差動(dòng)脈沖。當(dāng)所輸入的信號(hào)是兩個(gè)相鄰VCO頻帶的中心頻率分別被N分頻所獲得的信號(hào)且輸入頻率計(jì)數(shù)器11時(shí)，就以與頻率計(jì)數(shù)器11所輸出的第一有限差動(dòng)脈沖(或第二有限差動(dòng)脈沖)的時(shí)間周期互為相反整數(shù)倍的周期時(shí)鐘來計(jì)數(shù)第一有限差動(dòng)脈沖或第二有限差動(dòng)脈沖的時(shí)間周期，并隨后將其存儲(chǔ)于存儲(chǔ)電路13(步驟907)。
接著，控制單元602將切換變化信號(hào)16發(fā)送至開關(guān)88，并且開關(guān)88將恒壓源10的輸出電壓發(fā)送至壓控振蕩器1作為控制電壓。PLL電路保持開環(huán)狀態(tài)(步驟908)。由恒壓源10所輸出的第二恒定電壓具有從第一恒定電壓的指定電壓所引申出的數(shù)值(壓控振蕩器1的頻率控制電壓的變化范圍內(nèi)的中心數(shù)值)。
在這種條件下，頻率計(jì)數(shù)器11和算術(shù)運(yùn)算電路12再一次測(cè)量分頻器2輸出信號(hào)的頻率fSOC/N。
算術(shù)運(yùn)算電路12輸入由頻率計(jì)數(shù)器11所輸出的第一有限差動(dòng)脈沖和第二有限差動(dòng)脈沖。當(dāng)所輸入的信號(hào)是兩個(gè)相鄰VCO頻帶的中心頻率分別被N分頻所獲得的信號(hào)且輸入頻率計(jì)數(shù)器11時(shí)，就以與頻率計(jì)數(shù)器11所輸出的第一有限差動(dòng)脈沖(或第二有限差動(dòng)脈沖)的時(shí)間周期互為相反整數(shù)倍的周期時(shí)鐘來計(jì)數(shù)第一有限差動(dòng)脈沖或第二有限差動(dòng)脈沖的時(shí)間周期，并隨后將其存儲(chǔ)于存儲(chǔ)電路13(步驟909)。
CP電流選擇電路15從在第一恒定電壓中在第一有限差動(dòng)脈沖或者第二有限差動(dòng)脈沖的時(shí)間周期的計(jì)數(shù)數(shù)值和在第二恒定電壓中在第一有限差動(dòng)脈沖或者第二有限差動(dòng)脈沖的時(shí)間周期的計(jì)數(shù)數(shù)值之間的最終差異的數(shù)值中來計(jì)算在相對(duì)頻帶中的壓控振蕩器1的Kv(步驟910)。
CP電流選擇電路15設(shè)置適合于在相對(duì)頻帶中的壓控振蕩器1的Kv的電荷泵6的電流數(shù)值(步驟911)。具體的說，對(duì)于所測(cè)量的Kv，將電荷泵6的電流數(shù)值設(shè)置成使得(Kv×電荷泵電流)的數(shù)值變成對(duì)任何頻帶都是恒定的最佳數(shù)值。
控制單元602將切換變化信號(hào)16發(fā)送至開關(guān)88。根據(jù)切換變化信號(hào)16，開關(guān)88將環(huán)路濾波器7的輸出信號(hào)發(fā)送至壓控振蕩器1作為控制電壓。PLL電路轉(zhuǎn)變?yōu)殚]環(huán)狀態(tài)(步驟912)。PLL電路開始正常閉環(huán)操作。壓控振蕩器1可以在所設(shè)置頻帶中的目標(biāo)頻率振蕩(步驟913)。
在實(shí)施例2的PLL電路中，確定壓控振蕩器1的頻帶，以及同時(shí)，通過變化施加在壓控振蕩器1恒定電壓的頻率控制電壓來測(cè)量Kv。響應(yīng)Kv中的變化，改變恒流型電荷泵6的輸入/輸出電路。其結(jié)果是，PLL電路的環(huán)路增益保持恒定，并且可以避免在PLL電路特性中的可能變化。即使如果諸如電感器206和207、變?nèi)荻O管204和205之類這些元件的數(shù)值以及固定電容器210至213的電容具有一定數(shù)量的區(qū)別或者即使它們由于它們的溫度特性而波動(dòng)，最佳的補(bǔ)償始終是可能的。
《實(shí)施例3》使用圖10，討論本發(fā)明實(shí)施例3的PLL電路，無線電通訊設(shè)備，以及振蕩頻率控制方法。本發(fā)明實(shí)施例3的PLL電路和無線電通訊設(shè)備的結(jié)構(gòu)相同于實(shí)施例2的PLL電路(圖2)和無線電通訊設(shè)備(圖6)的結(jié)構(gòu)。
然而，在實(shí)施例3中，恒壓源10可以選擇性的方式輸出比恒壓源9所輸出的第一恒定電壓高于一定電壓的第二恒定電壓和比第一恒定電壓低于一定電壓的第二恒定電壓。在其它方面，它們都是相同的。
討論通過切換開關(guān)所實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例3的PLL電路的振蕩頻率控制方法。圖10是本發(fā)明實(shí)施例3的振蕩頻率控制方法的流程圖。
在實(shí)施例3的振蕩頻率控制方法(圖10)中，在實(shí)施例2的振蕩頻率控制方法(圖9)的步驟907和步驟908之間準(zhǔn)備步驟1008。
在其它方面，實(shí)施例3的振蕩頻率控制方法(圖10)類同于實(shí)施例2的振蕩頻率控制方法(圖9)。
在圖10中，在步驟906，壓控振蕩器1可以設(shè)置在最佳頻帶中。在這種條件下，頻率計(jì)數(shù)器11和算術(shù)運(yùn)算電路12再次測(cè)量分頻器2輸出信號(hào)的頻率fSOC/N。恒壓源9所輸出的第一恒定電壓可設(shè)置在壓控振蕩器1的頻率控制電壓的變化范圍內(nèi)的中心數(shù)值上。
算術(shù)運(yùn)算電路12輸入由頻率計(jì)數(shù)器11所輸出的第一有限差動(dòng)脈沖和第二有限差動(dòng)脈沖。
當(dāng)所輸入的信號(hào)是兩個(gè)相鄰VCO頻帶的中心頻率分別被N分頻所獲得的信號(hào)且輸入頻率計(jì)數(shù)器11時(shí)，就以與頻率計(jì)數(shù)器11所輸出的第一有限差動(dòng)脈沖(或第二有限差動(dòng)脈沖)的時(shí)間周期的整數(shù)分?jǐn)?shù)周期來計(jì)數(shù)第一有限差動(dòng)脈沖或第二有限差動(dòng)脈沖的時(shí)間周期，并隨后將其存儲(chǔ)于存儲(chǔ)電路13(步驟907)。
在步驟907，控制單元602向開關(guān)88發(fā)送切換變化信號(hào)16，并且開關(guān)88將環(huán)路濾波器7的輸出電壓發(fā)送至壓控振蕩器1作為控制電壓。PLL電路變成為閉環(huán)狀態(tài)。
在這種條件下，頻率計(jì)數(shù)器11和算術(shù)運(yùn)算電路12再一次測(cè)量分頻器2輸出信號(hào)的頻率fSOC/N。
算術(shù)運(yùn)算電路12輸入由頻率計(jì)數(shù)器11所輸出的第一有限差動(dòng)脈沖和第二有限差動(dòng)脈沖。
當(dāng)所輸入的信號(hào)是兩個(gè)相鄰VCO頻帶的中心頻率分別被N分頻所獲得的信號(hào)且輸入頻率計(jì)數(shù)器11時(shí)，就以與頻率計(jì)數(shù)器11所輸出的第一有限差動(dòng)脈沖(或第二有限差動(dòng)脈沖)的時(shí)間周期整數(shù)分?jǐn)?shù)的周期來計(jì)數(shù)第一有限差動(dòng)脈沖或第二有限差動(dòng)脈沖的時(shí)間周期，并隨后將其存儲(chǔ)于存儲(chǔ)電路13?？刂茊卧?02判決偏離在閉環(huán)狀態(tài)中的振蕩頻率的第一恒定電壓的哪一側(cè)。
在閉環(huán)狀態(tài)中的振蕩頻率高于第一恒定電壓時(shí)，則恒壓源10就輸出第二恒定電壓，該第二恒定電壓輸出比第一電壓源9所輸出的第一恒定電壓高于一定的電壓。
如果在閉環(huán)狀態(tài)中的振蕩頻率低于第一恒定電壓，則恒壓源10就輸出第二恒定電壓，該第二恒定電壓輸出比第一電壓源9所輸出的第一恒定電壓低于一定的電壓(步驟1008)。
控制單元602向開關(guān)88發(fā)送切換變化信號(hào)16，開關(guān)88向壓控振蕩器1發(fā)送恒壓源10的輸出電壓作為控制電壓。PLL電路變成為開環(huán)狀態(tài)(步驟908)。下文中，以類似于實(shí)施例2的相似方法計(jì)算壓控振蕩器1在頻帶中的Kv，并且設(shè)置適合于電荷泵6的電流數(shù)值(步驟909至911)。
控制單元602向開關(guān)88發(fā)送切換變化信號(hào)16，根據(jù)切換變化信號(hào)16，開關(guān)88向壓控振蕩器1發(fā)送環(huán)路濾波器7的輸出信號(hào)作為控制電壓。PLL電路變成為閉環(huán)狀態(tài)(步驟912)。PLL電路開始正常閉環(huán)操作。通孔振蕩器1可以所設(shè)置頻帶中的目標(biāo)頻率振蕩(步驟913)。
即使在根據(jù)相同頻帶中的頻率控制電壓來變化Kv的情況下，就可以采用實(shí)施例3的方法來測(cè)量接近于實(shí)際鎖定操作點(diǎn)的頻率控制電壓的附近Kv，從而改善補(bǔ)償?shù)臏?zhǔn)確度。
在實(shí)施例3中，恒壓源10可以選擇性輸出比第一恒定電壓高于一定電壓的第二恒定電壓和比第一恒定電壓低于一定電壓的第二恒定電壓。另外，可以構(gòu)成使用四點(diǎn)選擇開關(guān)作為開關(guān)8，恒壓源9可以通過開關(guān)8選擇性輸出比第一恒定電壓高于一定電壓的第二恒定電壓，以及比第一恒定電壓低于一定電壓的第三恒定電壓。
《實(shí)施例4》使用圖11，討論本發(fā)明實(shí)施例4的PLL電路、無線電通訊設(shè)備以及振蕩頻率控制方法。實(shí)施例4的PLL電路和無線電通訊設(shè)備的結(jié)構(gòu)相同于實(shí)施例3的PLL電路(圖8)和無線電通訊設(shè)備(圖6)的結(jié)構(gòu)。
討論實(shí)施例4的PLL電路的振蕩頻率控制方法。對(duì)于實(shí)施例4的PLL電路來說，振蕩頻率的變化范圍是相當(dāng)狹窄的。圖11是本發(fā)明實(shí)施例4的振蕩頻率控制方法的流程圖。
在圖11中，首先開啟PLL電路(步驟1101)。以圖10所示的方式，設(shè)置壓控振蕩器1的頻帶和電荷泵6的輸入/輸出電流(步驟1102)。在初始設(shè)置的過程中，完成設(shè)置，使得壓控振蕩器1可以操作頻率頻帶的中心工作頻率振蕩。
實(shí)施例4的無線電通訊設(shè)施是是可以變化頻率信道的移動(dòng)手機(jī)系統(tǒng)的移動(dòng)終端(或者基站設(shè)備)。PLL電路的目標(biāo)振蕩頻率是變化的(步驟1103)。
然而，因?yàn)轭l率變化范圍是非常狹窄的，因此可以在電源開啟的同時(shí)，壓控振蕩器1在頻帶中振蕩，并且電荷泵6輸入和輸出在電源開啟時(shí)所完成設(shè)置的電流(步驟1104)。PLL電路鎖定。壓控振蕩器1可以在設(shè)置頻帶中的頻率振蕩(步驟1105)。
在實(shí)施例4中，討論了實(shí)施例3的PLL電路和無線電通訊設(shè)備。也有可能將實(shí)施例4的振蕩頻率控制方法應(yīng)用于實(shí)施例1或2的PLL電路和無線電通訊設(shè)備。
《實(shí)施例5》使用圖12，討論本發(fā)明實(shí)施例5的PLL電路、無線電通訊設(shè)備以及振蕩頻率控制方法。實(shí)施例5的PLL電路和無線電通訊設(shè)備的結(jié)構(gòu)具有相同于實(shí)施例3的PLL電路(圖8)和無線電通訊設(shè)備(圖6)的結(jié)構(gòu)。
討論實(shí)施例5的PLL電路的振蕩頻率控制方法。實(shí)施例5的無線電通訊設(shè)備允許在無線電通訊信號(hào)的等待時(shí)間周期(沒有無線電通訊的時(shí)間)中控制單元602執(zhí)行頻帶選擇操作和電荷泵6的增益設(shè)置操作，從而執(zhí)行在實(shí)施例3中所討論的頻帶選擇操作和電荷泵電流選擇操作。
在無線電通訊信號(hào)的發(fā)送/接受的時(shí)間周期中，控制單元602禁止頻帶選擇操作和電荷泵6的增益設(shè)置操作，從而沒有執(zhí)行這些操作。
即使在沒有無線電通訊的時(shí)間周期中，當(dāng)所改變的無線電通訊頻率信道的偏離等于或者多于正常無線電通訊頻率信道所指定的信道數(shù)目時(shí)，PLL電路就執(zhí)行頻率選擇和電荷泵電流的設(shè)置操作，并且當(dāng)其偏離小于指定信道數(shù)目時(shí)，就不執(zhí)行選擇操作。
實(shí)施例5的PLL電路具有根據(jù)控制單元602所發(fā)送的選擇控制信號(hào)改變頻帶選擇操作和電荷泵電流選擇操作的控制方法的功能。
圖12是本發(fā)明實(shí)施例5的振蕩頻率控制方法的流程圖。在圖12中，第一步驟1101至1105類同于實(shí)施例4的這些步驟(圖11)。在步驟1103，假設(shè)在改變的無線電通訊頻率信道和原始的無線電通訊頻率信道之間的偏離量小于所指定的信道數(shù)。
在圖12中，只有步驟1206至1208是不同于實(shí)施例4(圖11)。討論步驟1206至1208。
實(shí)施例5的無線電通訊設(shè)備是移動(dòng)手機(jī)系統(tǒng)中的移動(dòng)終端(或者是基站設(shè)備)，它可以改變頻率信道?？梢愿淖働LL電路的目標(biāo)振蕩頻率(步驟1206)。假設(shè)所改變的無線電通訊頻率信道偏離正常無線電通訊頻率信道大于一定頻率信道數(shù)。
根據(jù)控制單元602所發(fā)送的選擇控制信號(hào)，PLL電路執(zhí)行實(shí)施例1至3的振蕩頻率控制方法中的任一方法，從而完成壓控振蕩器1的頻帶設(shè)置和電荷泵6的電流設(shè)置(步驟1207)。通過新的設(shè)置，PLL電路鎖定(步驟1208)。
在實(shí)施例5中，討論了實(shí)施例3的PLL電路和無線電通訊設(shè)備。也有可能將實(shí)施例5的振蕩頻率控制方法應(yīng)用于實(shí)施例1或2的PLL電路和無線電通訊設(shè)備。
《實(shí)施例6》使用圖13，討論本發(fā)明實(shí)施例6的PLL電路、無線電通訊設(shè)備以及振蕩頻率控制方法。本發(fā)明實(shí)施例6的PLL電路和無線電通訊設(shè)備的結(jié)構(gòu)具有相同于實(shí)施例3的PLL電路(圖8)和無線電通訊設(shè)備(圖6)的結(jié)構(gòu)。
討論實(shí)施例6的PLL電路的振蕩頻率控制方法。實(shí)施例6的無線電通訊設(shè)備允許在無線電通訊信號(hào)的等待時(shí)間周期(沒有無線電通訊的時(shí)間)中控制單元602執(zhí)行頻帶選擇操作和電荷泵6的增益設(shè)置操作，從而執(zhí)行在實(shí)施例3中所討論的頻帶選擇操作和電荷泵電流選擇操作。
在無線電通訊信號(hào)的發(fā)送/接受的時(shí)間周期中，控制單元602禁止頻帶選擇操作和電荷泵6的增益設(shè)置操作，從而沒有執(zhí)行這些操作。
同樣，在沒有無線電通訊的時(shí)間周期中，當(dāng)所改變的無線電通訊頻率信道的偏離等于或者多于正常無線電通訊頻率信道所指定的信道數(shù)目時(shí)，PLL電路就執(zhí)行頻率選擇和電荷泵電流的設(shè)置操作，并且當(dāng)其偏離小于指定信道數(shù)目時(shí)，就不執(zhí)行選擇操作。
實(shí)施例6的PLL電路具有根據(jù)控制單元602所發(fā)送的選擇控制信號(hào)改變頻帶選擇操作和電荷泵電流選擇操作的控制方法的功能。
實(shí)施例6的PLL電路具有寬帶振蕩頻率控制范圍，并且當(dāng)，例如，需要在多個(gè)頻帶上進(jìn)行頻率控制時(shí)，就需要快速的鎖定時(shí)間。在這種情況下，就沒有時(shí)間采用實(shí)施例3的方法來重復(fù)頻帶的選擇和電荷泵電流的選擇。
圖13是本發(fā)明實(shí)施例6的振蕩頻率控制方法的流程圖。在圖13中，第一步驟1101至1105類同于實(shí)施例4的這些步驟(圖11)。在步驟1103，假設(shè)在改變的無線電通訊頻率信道和原始的無線電通訊頻率信道之間的偏離量小于所指定的信道數(shù)。
在圖13中，只有步驟1306至1308是不同于實(shí)施例4(圖11)。討論步驟1306至1308。
實(shí)施例6的無線電通訊設(shè)備是移動(dòng)手機(jī)系統(tǒng)中的移動(dòng)終端(或者是基站設(shè)備)，它可以改變頻率信道?？梢愿淖働LL電路的目標(biāo)振蕩頻率(步驟1306)。假設(shè)所改變的無線電通訊頻率信道偏離正常無線電通訊頻率信道大于一定頻率信道數(shù)。但是，需要快速鎖定時(shí)間，就沒有時(shí)間采用實(shí)施例3的方法來重復(fù)頻帶的選擇和電荷泵電流的選擇。
實(shí)施例6的存儲(chǔ)電路13存儲(chǔ)著在PLL電路的各個(gè)無線電通訊頻率和其各個(gè)頻帶頻率之間相對(duì)應(yīng)的信息以及在各個(gè)頻帶中的最佳電荷泵電流數(shù)值作為一個(gè)指定表格的信息。
當(dāng)設(shè)置了新的目標(biāo)頻率時(shí)，就接受來自控制單元602的指令，VCO頻帶選擇電路14和CP電流選擇電路15就基于新的目標(biāo)頻率或者基于在新的目標(biāo)頻率和使用存儲(chǔ)于存儲(chǔ)電路13中的表格的上述指定目標(biāo)頻率之間的最終差異來執(zhí)行壓控振蕩器1的頻帶設(shè)置和電荷泵6的增益設(shè)置(步驟1307)。通過新的設(shè)置，PLL電路就鎖定(步驟1308)。
在VCO頻帶選擇電路14和CP電流選擇電路15是由一個(gè)微計(jì)算機(jī)構(gòu)成的情況下，也有可能具有一個(gè)特殊的計(jì)算公式引申出在PLL電路的各個(gè)無線電通訊頻率和其各個(gè)頻帶頻率之間相對(duì)應(yīng)的信息以及最佳電荷泵電流數(shù)值。
在需要快速鎖定的情況下，PLL電路就執(zhí)行實(shí)施例6的步驟1307的振蕩頻率控制方法，并且在即使花費(fèi)一定時(shí)間也執(zhí)行精確設(shè)置的情況下，也有可能PLL電路執(zhí)行實(shí)施例5的步驟1207的振蕩頻率控制方法。
當(dāng)執(zhí)行步驟1207的振蕩頻率控制方法時(shí)，就要更新在存儲(chǔ)電路13中所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。于是，就能夠改善使用存儲(chǔ)于存儲(chǔ)電路13中數(shù)據(jù)的步驟1307的振蕩頻率控制方法的設(shè)置精度。
在實(shí)施例6中，討論了實(shí)施例3的PLL電路和無線電通訊設(shè)備。也有可能將實(shí)施例6的振蕩頻率控制方法應(yīng)用于實(shí)施例1或2的PLL電路和無線電通訊設(shè)備。
在實(shí)施例1至6中，在切換開關(guān)8連接的情況下，通過施加第一或第二恒定電壓作為控制電壓來測(cè)量壓控振蕩器1的振蕩頻率的狀態(tài)可以變化成通過施加了濾波器7的輸出電壓作為控制電壓使得壓控振蕩器1振蕩的狀態(tài)，從而可以在非常之短的時(shí)間內(nèi)將電荷泵6的增益設(shè)置為高。隨后，在一定的時(shí)間之后或者在壓控振蕩器1的振蕩頻率鎖定在相對(duì)于目標(biāo)振蕩頻率的一定最終差異范圍內(nèi)之后，將電荷泵6的增益設(shè)置在適合于所選擇頻帶的適合數(shù)值上。通過瞬時(shí)增加電荷泵電流，就可以在開環(huán)轉(zhuǎn)變成閉環(huán)時(shí)縮短PLL電路的鎖定時(shí)間。
也有可能使得所瞬時(shí)放大的電流數(shù)值變化到正比于所選擇頻帶的最佳電荷泵電流數(shù)值的數(shù)值。例如，瞬時(shí)放大的電流數(shù)值可以是對(duì)所選擇頻帶的最佳電荷泵電流數(shù)值乘以大于1的恒定因子所產(chǎn)生的電流數(shù)值。鎖定操作可以穩(wěn)定進(jìn)行且不會(huì)接受Kv的波動(dòng)。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參考較佳實(shí)施例以無比詳細(xì)的方式進(jìn)行了討論，但是較佳實(shí)施例所披露的內(nèi)容可以在其結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)上進(jìn)行變化，并且在組合以及部件序列上的任何變化都沒有脫離所申請(qǐng)發(fā)明的精神和范圍。
工業(yè)應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的PLL電路可以穩(wěn)定地控制具有多個(gè)頻帶的電壓控制振蕩器，并且可有效地作為諸如通訊模塊和包括移動(dòng)終端的通訊設(shè)備等等之類的電路使用。本發(fā)明的振蕩頻率控制方法可有效地作為無線電通訊設(shè)備等等的PLL電路的控制方法使用。本發(fā)明的無線電通訊設(shè)備可以有效地作為諸如移動(dòng)手機(jī)之類的無線電通訊設(shè)備使用。
權(quán)利要求
1.一種PLL電路，其特征在于，包括壓控振蕩器，它具有多個(gè)振蕩頻率頻帶(下文稱之為“頻帶”)且可以根據(jù)所選擇頻帶中的控制電壓振蕩；第一頻率分頻器，用于對(duì)所述壓控振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻；參考信號(hào)振蕩器；第二頻率分頻器，用于對(duì)所述參考信號(hào)振蕩器所輸出的參考信號(hào)進(jìn)行分頻；相位比較器，用于檢測(cè)在所述第一頻率分頻器的輸出信號(hào)和所述第二頻率分頻器的輸出信號(hào)之間的相位差異并輸出相位差信號(hào)；電荷泵，可以輸入和輸出基于所選擇的頻帶且基于所述相位差信號(hào)所設(shè)置的增益所產(chǎn)生的電流；以及，環(huán)路濾波器，它可以由所述電荷泵輸入和輸出的電流來增加或減小具有指定低通濾波器特性的電壓，并因此產(chǎn)生所述的控制電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的PLL電路，其特征在于，包括頻率測(cè)量單元，對(duì)該單元輸入所述參考信號(hào)或所述參考信號(hào)的分頻信號(hào)以及所述壓控振蕩器的輸出信號(hào)或其分頻信號(hào)，并且基于所述參考信號(hào)或所述參考信號(hào)的分頻信號(hào)來測(cè)量壓控振蕩器的輸出信號(hào)或及其分頻信號(hào)的頻率；以及，頻帶選擇單元，用于根據(jù)由所述頻率測(cè)量單元所測(cè)量到的頻率來選擇所述壓控振蕩器工作的頻帶。
3.如權(quán)利要求1所述的PLL電路，其特征在于，所述電荷泵輸入和輸出根據(jù)所述相位差信號(hào)之前選擇頻帶所設(shè)置的電流。
4.如權(quán)利要求1所述的PLL電路，其特征在于，還包括開關(guān)，該開關(guān)插入在所述環(huán)路濾波器和所述壓控振蕩器之間，且其中，所述開關(guān)選擇和輸出所述環(huán)路濾波器的輸出電壓或者第一恒定電壓，作為所述壓控振蕩器的控制電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的PLL電路，其特征在于，還包括開關(guān)，該開關(guān)插入在所述環(huán)路濾波器和所述壓控振蕩器之間，且其中，所述開關(guān)選擇性地輸出選自所述環(huán)路濾波器的輸出電壓、第一恒定電壓、以及一個(gè)或多個(gè)第二恒定電壓，作為所述壓控振蕩器的控制電壓。
6.一種無線電通訊設(shè)備，其特征在于，該無線電通訊設(shè)備具有權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求中所請(qǐng)求的PLL電路，并采用所述壓控振蕩器的輸出信號(hào)或者由所述PLL電路輸出的分頻信號(hào)來調(diào)制輸入信號(hào)，以及無線電發(fā)送該信號(hào)，或者解調(diào)無線電接受到的輸入信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的無線電通訊設(shè)備，其特征在于，所述無線電通訊設(shè)備或是移動(dòng)手機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)移動(dòng)終端或是其一個(gè)基站裝置。
8.一種振蕩頻率控制方法，其特征在于，包括振蕩步驟，使得具有多個(gè)頻帶的壓控振蕩器在所選擇的頻帶中振蕩；第一分頻步驟，用于分頻所述壓控振蕩器的輸出信號(hào)；第二分頻步驟，用于分頻參考信號(hào)；相位比較步驟，用于檢測(cè)在第一分頻步驟的分頻信號(hào)和第二分頻步驟的分頻信號(hào)之間的相位差異并輸出該相位差信號(hào)；電流驅(qū)動(dòng)步驟，用于輸入和輸出以基于所述相位差信號(hào)選擇頻帶設(shè)置的增益所產(chǎn)生電流的；以及，控制電壓產(chǎn)生步驟，用于通過在所述電流驅(qū)動(dòng)步驟所輸入和輸出的電流來增加或減小具有指定低通濾器特性的電壓以產(chǎn)生所述壓控振蕩器控制電壓。
9.如權(quán)利要求8所述的振蕩頻率控制方法，其特征在于，還包括電流的輸入和輸出是基于所述電流驅(qū)動(dòng)步驟在所述相位差信號(hào)之前所選擇的頻帶所設(shè)置的電流。
10.如權(quán)利要求8所述的振蕩頻率控制方法，其特征在于，還包括第一頻率測(cè)量步驟，在該步驟中，在所述壓控振蕩器設(shè)置為指定頻帶且提供恒定數(shù)值的所述控制電壓的條件下，輸入所述參考信號(hào)或者所述參考信號(hào)的分頻信號(hào)和所述壓控振蕩器的輸出信號(hào)或者其輸出信號(hào)的分頻信號(hào)，并且根據(jù)所述參考信號(hào)或者所述參考信號(hào)的分頻信號(hào)，測(cè)量所述壓控振蕩器的輸出信號(hào)頻率或者其分頻信號(hào)頻率；以及，頻帶選擇步驟，根據(jù)在所述第一頻率測(cè)量步驟中所測(cè)量到的頻率選擇所述壓控振蕩器所工作的頻帶。
11.如權(quán)利要求8所述的振蕩頻率控制方法，其特征在于，還包括第二頻率測(cè)量步驟，用于通過提供第一恒定電壓作為所選擇頻帶的所述控制電壓來測(cè)量所述電壓振蕩器的振蕩頻率；第三頻率測(cè)量步驟，用于通過提供第二恒定電壓作為所選擇頻帶的所述控制電壓來測(cè)量所述電壓振蕩器的振蕩頻率；增益設(shè)置步驟，用于基于在所述第二頻率測(cè)量步驟中所測(cè)量到的振蕩頻率和在第三頻率測(cè)量步驟中所測(cè)量到的振蕩頻率之間的差異來設(shè)置在所述電流驅(qū)動(dòng)步驟中的頻帶增益；以及，通過輸入和輸出基于在電流驅(qū)動(dòng)步驟中的所述相位差信號(hào)所設(shè)置的增益所產(chǎn)生的電流使得所述壓控振蕩器振蕩，并且通過影響上述控制電壓產(chǎn)生步驟的輸出電壓作為所述控制電壓的步驟。
12.如權(quán)利要求8所述的振蕩頻率控制方法，其特征在于，還包括第二頻率測(cè)量步驟，用于通過提供第一恒定電壓作為所選擇頻帶的所述控制電壓來測(cè)量所述電壓振蕩器的振蕩頻率；第四頻率測(cè)量步驟，用于通過提供所述控制電壓產(chǎn)生步驟中的輸出電壓作為所選擇頻帶的所述控制電壓來測(cè)量所述電壓振蕩器的振蕩頻率；第五頻率測(cè)量步驟，用于在所選擇的頻帶中，當(dāng)在第四頻率測(cè)量步驟中所測(cè)量到的頻率大于在第二頻率測(cè)量步驟中所測(cè)量到的頻率時(shí)，可以選擇比所述第一恒定電壓大一定數(shù)值的恒定電壓，而當(dāng)在所述第四頻率測(cè)量步驟所測(cè)量到的頻率小于在第二頻率測(cè)量步驟中所測(cè)量的頻率時(shí)，可以選擇比所述第一恒定電壓小一定數(shù)值得恒定電壓，并且隨后將所選擇的恒定電壓作為控制電壓來提供，依次測(cè)量所述壓控振蕩器的振蕩頻率；增益設(shè)置步驟，用于基于在所述第二頻率測(cè)量步驟中所測(cè)量到的振蕩頻率和在第五頻率測(cè)量步驟中所測(cè)量到的振蕩頻率之間的差異來設(shè)置在所述電流驅(qū)動(dòng)步驟中的頻帶增益；以及，通過輸入和輸出基于在電流驅(qū)動(dòng)步驟中的所述相位差信號(hào)所設(shè)置的增益所產(chǎn)生的電流使得所述壓控振蕩器振蕩，并且隨后通過提供所述控制電壓產(chǎn)生步驟的輸出電壓作為所述控制電壓的步驟。
13.一種振蕩頻率控制方法，其特征在于，該方法包括當(dāng)電源開啟時(shí)，就執(zhí)行在權(quán)利要求10至權(quán)利要求12中任一權(quán)利要求所請(qǐng)求的振蕩頻率控制方法中的一種方法，執(zhí)行指定頻率作為目標(biāo)頻率、選擇包括目標(biāo)頻率的頻帶、以及隨后設(shè)置在所述電流驅(qū)動(dòng)步驟中增益的步驟。
14.一種振蕩頻率控制方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括禁止或允許在所述電流驅(qū)動(dòng)步驟中的頻帶選擇操作和增益設(shè)置操作的步驟；以及只有允許在所述電流驅(qū)動(dòng)步驟中的頻帶選擇操作和增益選擇操作時(shí)，才能夠執(zhí)行在權(quán)利要求10至權(quán)利要求12中任一權(quán)利要求所請(qǐng)求的振蕩頻率控制方法。
15.一種振蕩頻率控制方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括執(zhí)行在權(quán)利要求8至權(quán)利要求12中任一權(quán)利要求所請(qǐng)求的振蕩頻率控制方法的步驟，使得在電源開啟時(shí)所述壓控振蕩器以所指定的目標(biāo)頻率振蕩；以及，在該步驟中，在基于新的目標(biāo)頻率或者基于在新的目標(biāo)頻率和所述指定目標(biāo)頻率之間的差異設(shè)置新的目標(biāo)頻率的情況下，可以使用特殊算術(shù)表達(dá)式或者特殊表格來執(zhí)行在所述電流驅(qū)動(dòng)步驟的頻帶選擇和增益選擇。
16.一種振蕩頻率控制方法，其特征在于，該方法可選擇性執(zhí)行從存儲(chǔ)各個(gè)頻帶的所述電流驅(qū)動(dòng)步驟的增益的存儲(chǔ)器中讀取對(duì)應(yīng)于所選擇頻帶所設(shè)置的所述電流驅(qū)動(dòng)步驟的增益，以及執(zhí)行在權(quán)利要求8所請(qǐng)求的很大頻率控制方法的步驟；以及，執(zhí)行在權(quán)利要求10至權(quán)利要求12中任一權(quán)利要求所請(qǐng)求的振蕩頻率控制方法的步驟。
17.如權(quán)利要求10至權(quán)利要求12中任一權(quán)利要求所述的振蕩頻率控制方法，其特征在于，當(dāng)通過提供一恒定電壓作為所述控制電壓來測(cè)量所述壓控振蕩器的振蕩頻率的步驟切換至通過提供所述控制電壓產(chǎn)生步驟的輸出電壓作為所述控制電壓使得所述壓控振蕩器振蕩的步驟時(shí)，所述電流驅(qū)動(dòng)步驟的增益可瞬間設(shè)置成高，并且在經(jīng)過一定的時(shí)間之后或者在所述壓控振蕩器的振蕩頻率鎖定在相對(duì)于目標(biāo)頻率誤差的移動(dòng)范圍內(nèi)之后，所述電流驅(qū)動(dòng)步驟的增益可設(shè)置成對(duì)應(yīng)于所述選擇頻帶的數(shù)值。
18.一種振蕩頻率控制方法，其特征在于，該方法包括無線電通訊步驟，用于以壓控振蕩器的輸出信號(hào)或者其分頻信號(hào)調(diào)制輸入信號(hào)以便于進(jìn)行無線電發(fā)送或者解調(diào)無線電接受到的輸入信號(hào)；以及，調(diào)節(jié)步驟，用于在沒有執(zhí)行所述無線電通訊步驟的時(shí)間周期中執(zhí)行在權(quán)利要求10至權(quán)利要求12中任一權(quán)利要求所請(qǐng)求的一種振蕩頻率控制方法。
19.如權(quán)利要求18所述的振蕩頻率控制方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)步驟是在沒有執(zhí)行所述無線電通訊步驟以及所述壓控振蕩器的振蕩頻率偏離目標(biāo)頻率大于限定閾值的時(shí)間周期中執(zhí)行的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種低成本和穩(wěn)定的PLL電路，在該電路中，在PLL鎖定狀態(tài)時(shí)的C/N特性和達(dá)到鎖定所需的鎖定時(shí)間以及其它等等在所有頻帶中都可以設(shè)置成最佳的。該P(yáng)LL電路包括壓控振蕩器，它具有多個(gè)頻帶；第一頻率分頻器，用于對(duì)所述壓控振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻；參考信號(hào)振蕩器；第二頻率分頻器，用于對(duì)所述參考信號(hào)振蕩器所輸出的參考信號(hào)進(jìn)行分頻；相位比較器，用于檢測(cè)在所述第一頻率分頻器的輸出信號(hào)和所述第二頻率分頻器的輸出信號(hào)之間的相位差異并輸出相位差信號(hào)；電荷泵，可以輸入和輸出基于所選擇的頻帶且基于所述相位差信號(hào)所設(shè)置的增益所產(chǎn)生的電流；以及環(huán)路濾波器，它可以由所述電荷泵輸入和輸出的電流來增加或減小具有指定低通濾波器特性的電壓并因此產(chǎn)生所述的控制電壓。
文檔編號(hào)H03L7/183GK1691513SQ200510068980
公開日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2005年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月26日
發(fā)明者日野拓生 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社