專利名稱：全數(shù)字全集成的頻率綜合發(fā)生器及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，涉及一種頻率綜合發(fā)生器及方法，尤其是一種可用于無線
通信系統(tǒng)的全數(shù)字全集成的頻率綜合發(fā)生器及方法，特別是涉及用于調(diào)頻和調(diào)幅接收系統(tǒng) 中，產(chǎn)生滿足一定頻偏要求的全數(shù)字全集成頻率綜合發(fā)生器及方法。
背景技術(shù)：
頻率綜合發(fā)生器是一個完整的無線通信收發(fā)系統(tǒng)中重要的組成部分，用于產(chǎn)生接 收和發(fā)射裝置都必不可少的本振信號。對頻率綜合發(fā)生器的基本要求包括三個方面可編 程，從而在工作頻帶內(nèi)的所有信道都可以產(chǎn)生相應(yīng)的本振信號；穩(wěn)定時間短，從而實(shí)現(xiàn)快速 建立連接，減少數(shù)據(jù)信息丟失；輸出的本振信號要盡可能的"干凈"，低相位噪聲對發(fā)射信號 質(zhì)量和接收選擇性都起著至關(guān)重要的作用。 鎖相環(huán)是頻率綜合發(fā)生器最普遍的實(shí)現(xiàn)方式之一，其基本構(gòu)成框圖如圖1所示，
包括鑒頻鑒相器、電荷泵，環(huán)路濾波器，壓控振蕩器和可編程分頻器。鎖相環(huán)將輸出時鐘頻
率鎖定在參考時鐘頻率的整數(shù)或小數(shù)倍上，這個倍數(shù)由可編程分頻數(shù)決定，通過E -A調(diào)
制器控制可編程分頻器的分頻數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)小數(shù)分頻，獲得更高的頻率精度。 對于本振信號的相位噪聲和建立時間的要求，決定了鎖相環(huán)的環(huán)路帶寬，對于窄
環(huán)路帶寬的應(yīng)用，環(huán)路濾波器的電容值太大，無法片內(nèi)集成，需要通過器件實(shí)現(xiàn)環(huán)路濾波
器，從而降低了芯片集成度，提高了成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可用于無線通信系統(tǒng)的全數(shù)字全集成的頻率綜合發(fā) 生器及方法，該頻率綜合發(fā)生器可產(chǎn)生滿足一定頻偏要求的信號用作接收裝置的本振信 號，通過全數(shù)字控制的方案替代傳統(tǒng)鎖相環(huán)的模擬方案，去掉環(huán)路濾波器，從而去掉相應(yīng)的 片外器件，實(shí)現(xiàn)全集成，降低成本。 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的解決方案是 —種可用于無線通信系統(tǒng)的全數(shù)字全集成的頻率綜合方法，其包括
參考時鐘，作為對輸出時鐘計數(shù)的時鐘基準(zhǔn)； 可編程頻率字，作為輸出時鐘計數(shù)結(jié)果的比較基準(zhǔn)，判斷數(shù)控振蕩器輸出時鐘頻 率偏高還是偏低； 粗調(diào)控制字，調(diào)整數(shù)控振蕩器輸出時鐘頻率找到最接近目標(biāo)頻率的電容線；
細(xì)調(diào)控制字，調(diào)整數(shù)控振蕩器輸出時鐘頻率找到最接近目標(biāo)頻率且滿足頻偏要求 的電容點(diǎn)， 數(shù)控振蕩器數(shù)字校準(zhǔn)模塊根據(jù)參考時鐘和頻率字，通過調(diào)節(jié)其輸出給數(shù)控振蕩器 的粗調(diào)控制字和細(xì)調(diào)控制字進(jìn)行粗調(diào)及細(xì)調(diào)，使得數(shù)控振蕩器輸出時鐘頻率與目標(biāo)頻率最 接近，且滿足一定的頻偏要求。 進(jìn)一步，數(shù)控振蕩器數(shù)字校準(zhǔn)模塊的粗調(diào)過程包括
細(xì)調(diào)控制字設(shè)為中間值； 在Ml個參考時鐘周期內(nèi)對數(shù)控振蕩器輸出時鐘計數(shù)Nl ; 計數(shù)結(jié)果Nl與可編程頻率字(Ml*Freq. word)比較，判斷當(dāng)前數(shù)控振蕩器輸出時鐘偏高還是偏低，調(diào)整數(shù)控振蕩器粗調(diào)控制字，找到最接近目標(biāo)頻率的電容線。
數(shù)控振蕩器數(shù)字校準(zhǔn)模塊的細(xì)調(diào)過程包括
粗調(diào)控制字保持不變； 在M2個參考時鐘周期內(nèi)對數(shù)控振蕩器輸出時鐘計數(shù)N2 ; 計數(shù)結(jié)果N2與可編程頻率字(M2*Freq. word)比較，判斷當(dāng)前數(shù)控振蕩器輸出時鐘偏高還是偏低，調(diào)整數(shù)控振蕩器細(xì)調(diào)控制字，找到最接近目標(biāo)頻率且滿足頻偏要求的電容點(diǎn)，參考時鐘周期M2遠(yuǎn)大于Ml。 當(dāng)溫度電壓等外界條件發(fā)生變化時，數(shù)控振蕩器振蕩頻率會發(fā)生漂移，DSP頻偏檢測模塊通過計算解調(diào)到基帶的信號的瞬時相位的平均值檢測出頻偏大小，并反饋給數(shù)控振蕩器數(shù)字校準(zhǔn)模塊，要求振蕩頻率增加Af或減小Af，數(shù)字校準(zhǔn)模塊通過改變數(shù)控振蕩器的細(xì)調(diào)控制字調(diào)整振蕩頻率并且保持頻偏始終滿足指標(biāo)要求。 —種全數(shù)字全集成的頻率綜合發(fā)生器，其包括數(shù)控振蕩器、數(shù)控振蕩器數(shù)字校準(zhǔn)模塊、數(shù)字信號處理頻偏檢測模塊，數(shù)控振蕩器數(shù)字校準(zhǔn)模塊與數(shù)控振蕩器相連，數(shù)字校準(zhǔn)模塊以參考時鐘和可編程頻率字為基準(zhǔn)，對數(shù)控振蕩器的輸出時鐘進(jìn)行粗調(diào)及細(xì)調(diào)控制；數(shù)控振蕩器數(shù)字校準(zhǔn)模塊還與數(shù)字信號處理頻偏檢測模塊相連，數(shù)字校準(zhǔn)模塊以頻偏檢測結(jié)果為基準(zhǔn)，對數(shù)控振蕩器的輸出時鐘進(jìn)行細(xì)調(diào)控制。 該頻率綜合發(fā)生器通過數(shù)控振蕩器、數(shù)控振蕩器數(shù)字校準(zhǔn)模塊以及數(shù)字信號處理頻偏檢測模塊之間的反饋連接及控制，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字的頻率綜合方法，去掉了環(huán)路濾波器，從而實(shí)現(xiàn)了全集成。 由于采用了上述方案，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)通過全數(shù)字控制的方案替代傳統(tǒng)鎖相環(huán)的模擬方案，去掉環(huán)路濾波器，從而去掉相應(yīng)的片外器件，實(shí)現(xiàn)全集成，其結(jié)構(gòu)簡單并可降低成本。 本發(fā)明的頻率綜合發(fā)生器及方法，采用全數(shù)字全集成，其結(jié)構(gòu)簡單，成本低。本發(fā)明通過全數(shù)字控制的方案替代傳統(tǒng)鎖相環(huán)的模擬方案，去掉環(huán)路濾波器，從而去掉相應(yīng)的片外器件，實(shí)現(xiàn)全集成，降低成本。


圖1為一種典型的鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)圖。 圖2為一種典型的VC0電路圖。 圖3為VC0振蕩頻率及其控制示意圖。 圖4為本發(fā)明全數(shù)字全集成頻率綜合發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖。 圖5為本發(fā)明DC0電路圖。 圖6為本發(fā)明DC0振蕩頻率及其控制示意圖。 圖7為本發(fā)明DC0數(shù)字校準(zhǔn)流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。 無線通信系統(tǒng)的接收裝置欲接收工作頻帶內(nèi)不同信道對應(yīng)的射頻信號，頻率綜合發(fā)生器需相應(yīng)產(chǎn)生不同頻率的本振信號，也就是對應(yīng)不同的頻率字。對于傳統(tǒng)鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)的頻率綜合發(fā)生器，頻率字用于控制可編程分頻器。當(dāng)目標(biāo)頻率已設(shè)定時，先通過數(shù)字校準(zhǔn)電路在VC0開關(guān)電容陣列對應(yīng)的一組電容線中選擇一條最接近目標(biāo)頻率的電容線，然后由鎖相環(huán)閉環(huán)環(huán)路通過調(diào)整VCO的控制電壓Vtune，在選定的電容線上將VCO振蕩頻率鎖定在目標(biāo)頻率點(diǎn)上。當(dāng)溫度、電壓等外界條件發(fā)生變化時，VCO振蕩頻率會發(fā)生漂移，Vt皿e需隨之變化以保持閉環(huán)鎖定。典型的VCO電路圖如圖2所示，VCO振蕩頻率及其控制示意圖如圖3所示。 對于本發(fā)明提供的全數(shù)字全集成頻率綜合發(fā)生器，用數(shù)控振蕩器DCO替代模擬壓控振蕩器VCO 。典型的VCO電路包含數(shù)字開關(guān)電容陣列和模擬可調(diào)變?nèi)莨?，DCO電路包含數(shù)字粗調(diào)電容陣列SCA2和數(shù)字細(xì)調(diào)電容陣列SCA1?？删幊填l率字用于控制DCO數(shù)字校準(zhǔn)模塊。DCO校準(zhǔn)模塊根據(jù)參考時鐘和頻率字，通過調(diào)節(jié)其輸出給DCO的粗調(diào)控制字和細(xì)調(diào)控制字，使得DCO輸出時鐘頻率與目標(biāo)頻率最接近，且滿足一定的頻偏要求。當(dāng)溫度電壓等外界條件發(fā)生變化時，DCO振蕩頻率會發(fā)生漂移，對于調(diào)頻或調(diào)幅接收系統(tǒng)，DSP頻偏檢測模塊可通過計算解調(diào)到基帶的信號的瞬時相位的平均值檢測出頻偏大小，并反饋給DCO校準(zhǔn)模塊，要求DCO振蕩頻率增加Af或減小Af，DCO校準(zhǔn)模塊通過改變DCO的細(xì)調(diào)控制字，達(dá)到調(diào)整DCO振蕩頻率并且保持頻偏始終滿足指標(biāo)要求的目的。典型的DCO電路圖如圖5所示，粗調(diào)電容陣列通常用無源電容實(shí)現(xiàn)，細(xì)調(diào)電容陣列通常用有源電容實(shí)現(xiàn)，頻偏大小能否滿足指標(biāo)要求由DCO有源電容的精度和DCO校準(zhǔn)算法分別能實(shí)現(xiàn)的精度決定。DCO振蕩頻率及其控制示意圖如圖6所示。 為了通過DCO校準(zhǔn)模塊找到最接近目標(biāo)頻率且滿足頻偏要求的DCO輸出時鐘，本發(fā)明采取方法如下DCO校準(zhǔn)分為粗調(diào)和細(xì)調(diào)2個階段，粗調(diào)和細(xì)調(diào)過程的原理相同，都是在指定個數(shù)的參考時鐘周期內(nèi)對DCO輸出時鐘計數(shù)，計數(shù)結(jié)果與頻率字比較，判斷DCO輸出時鐘頻率偏高還是偏低，并分別調(diào)整粗調(diào)控制字和細(xì)調(diào)控制字逐步使DCO輸出時鐘頻率逼近目標(biāo)頻率并最終滿足頻偏要求。粗調(diào)和細(xì)調(diào)過程的精度要求不同，前者的作用是找到最接近目標(biāo)頻率的電容線，后者的作用是找到最接近目標(biāo)頻率且滿足頻偏要求的電容點(diǎn)，因此后者對校準(zhǔn)精度的要求比前者高。對校準(zhǔn)精度要求越高，對DCO輸出時鐘計數(shù)的參考時鐘的周期數(shù)應(yīng)該越多。DCO數(shù)字校準(zhǔn)流程示意圖如圖7所示。 當(dāng)溫度、電壓等外界條件發(fā)生變化，DCO振蕩頻率會發(fā)生漂移，為了及時調(diào)整DCO振蕩頻率并保持頻偏大小始終滿足指標(biāo)要求，本發(fā)明采取方法如下DSP模塊可通過對解調(diào)到基帶的信號進(jìn)行處理，計算得出當(dāng)前本振的頻偏大小，例如對于調(diào)頻和調(diào)幅接收系統(tǒng)，可通過計算基帶信號瞬時相位的平均值計算得出當(dāng)前本振的頻偏大小。根據(jù)頻偏的方向和大小，DSP頻偏檢測模塊會向DCO校準(zhǔn)模塊發(fā)出指示信號，要求DCO頻率增加A f或減小A f 。 DCO校準(zhǔn)模塊通過改變DCO的細(xì)調(diào)控制字，調(diào)整DCO頻率，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整本振頻偏直到其滿足指標(biāo)要求的目的。 上述的對實(shí)施例的描述是為了便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí) 施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種全數(shù)字全集成的頻率綜合方法，其特征在于其包括參考時鐘，作為對輸出時鐘計數(shù)的時鐘基準(zhǔn)；可編程頻率字，作為輸出時鐘計數(shù)結(jié)果的比較基準(zhǔn)，判斷數(shù)控振蕩器輸出時鐘頻率偏高還是偏低；粗調(diào)控制字，調(diào)整數(shù)控振蕩器輸出時鐘頻率找到最接近目標(biāo)頻率的電容線；細(xì)調(diào)控制字，調(diào)整數(shù)控振蕩器輸出時鐘頻率找到最接近目標(biāo)頻率且滿足頻偏要求的電容點(diǎn)；數(shù)控振蕩器數(shù)字校準(zhǔn)模塊根據(jù)參考時鐘和頻率字，通過調(diào)節(jié)其輸出給數(shù)控振蕩器的粗調(diào)控制字和細(xì)調(diào)控制字進(jìn)行粗調(diào)及細(xì)調(diào)，使得數(shù)控振蕩器輸出時鐘頻率與目標(biāo)頻率最接近，且滿足一定的頻偏要求。
2. 如權(quán)利要求1所述的全數(shù)字全集成的分頻方法，其特征在于數(shù)控振蕩器數(shù)字校準(zhǔn)模塊的粗調(diào)過程包括細(xì)調(diào)控制字設(shè)為中間值；在M1個參考時鐘周期內(nèi)對數(shù)控振蕩器輸出時鐘計數(shù)N1 ;計數(shù)結(jié)果N1與可編程頻率字(Ml*Freq. word)比較，判斷當(dāng)前數(shù)控振蕩器輸出時鐘偏高還是偏低，調(diào)整數(shù)控振蕩器粗調(diào)控制字，找到最接近目標(biāo)頻率的電容線。
3. 如權(quán)利要求1所述的全數(shù)字全集成的頻率綜合方法，其特征在于數(shù)控振蕩器數(shù)字校準(zhǔn)模塊的細(xì)調(diào)過程包括粗調(diào)控制字保持不變；在M2個參考時鐘周期內(nèi)對數(shù)控振蕩器輸出時鐘計數(shù)N2 ;計數(shù)結(jié)果N2與可編程頻率字(M2*Freq. word)比較，判斷當(dāng)前數(shù)控振蕩器輸出時鐘偏高還是偏低，調(diào)整數(shù)控振蕩器細(xì)調(diào)控制字，找到最接近目標(biāo)頻率且滿足頻偏要求的電容點(diǎn)，參考時鐘周期M2遠(yuǎn)大于Ml 。
4. 如權(quán)利要求1所述的全數(shù)字全集成的頻率綜合方法，其特征在于當(dāng)溫度電壓等外界條件發(fā)生變化時，數(shù)控振蕩器振蕩頻率會發(fā)生漂移，DSP頻偏檢測模塊通過計算解調(diào)到基帶的信號的瞬時相位的平均值檢測出頻偏大小，并反饋給數(shù)控振蕩器數(shù)字校準(zhǔn)模塊，要求振蕩頻率增加Af或減小Af，數(shù)字校準(zhǔn)模塊通過改變數(shù)控振蕩器的細(xì)調(diào)控制字調(diào)整振蕩頻率并且保持頻偏始終滿足指標(biāo)要求。
5. —種全數(shù)字全集成的頻率綜合發(fā)生器，其特征在于其包括數(shù)控振蕩器、數(shù)控振蕩器數(shù)字校準(zhǔn)模塊、數(shù)字信號處理頻偏檢測模塊，數(shù)控振蕩器數(shù)字校準(zhǔn)模塊與數(shù)控振蕩器相連，數(shù)字校準(zhǔn)模塊以參考時鐘和可編程頻率字為基準(zhǔn)，對數(shù)控振蕩器的輸出時鐘進(jìn)行粗調(diào)及細(xì)調(diào)控制；數(shù)控振蕩器數(shù)字校準(zhǔn)模塊還與數(shù)字信號處理頻偏檢測模塊相連，數(shù)字校準(zhǔn)模塊以頻偏檢測結(jié)果為基準(zhǔn)，對數(shù)控振蕩器的輸出時鐘進(jìn)行細(xì)調(diào)控制。
全文摘要
一種可用于無線通信系統(tǒng)的全數(shù)字全集成的頻率綜合發(fā)生器及方法，其包括參考時鐘，作為對輸出時鐘計數(shù)的時鐘基準(zhǔn)；可編程頻率字，作為輸出時鐘計數(shù)結(jié)果的比較基準(zhǔn)，判斷數(shù)控振蕩器輸出時鐘頻率偏高還是偏低；粗調(diào)控制字，調(diào)整數(shù)控振蕩器輸出時鐘頻率找到最接近目標(biāo)頻率的電容線；細(xì)調(diào)控制字，調(diào)整數(shù)控振蕩器輸出時鐘頻率找到最接近目標(biāo)頻率且滿足頻偏要求的電容點(diǎn)，數(shù)控振蕩器數(shù)字校準(zhǔn)模塊根據(jù)參考時鐘和頻率字，通過調(diào)節(jié)其輸出給數(shù)控振蕩器的粗調(diào)控制字和細(xì)調(diào)控制字進(jìn)行粗調(diào)及細(xì)調(diào)，使得數(shù)控振蕩器輸出時鐘頻率與目標(biāo)頻率最接近，且滿足一定的頻偏要求。本發(fā)明采用全數(shù)字全集成，其結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
文檔編號H04L7/033GK101753287SQ20081020356
公開日2010年6月23日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者劉歡艷, 王險峰 申請人:上海芯略電子科技有限公司