一種無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器的制造方法
【專利摘要】一種無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器，包括前端濾波器、低噪聲放大器和、混頻器和、中頻濾波器和、90°移相網(wǎng)絡(luò)、鑒頻器、電荷泵、濾波電容、壓控振蕩器、信號(hào)解調(diào)電路和鎖定檢測(cè)電路內(nèi)部集成采用由頻率減法器，壓控振蕩器和頻率電壓轉(zhuǎn)換電路組成的反饋回路來(lái)取代外部晶體振蕩器，壓控振蕩器輸出頻率能夠很好的跟隨輸入?yún)⒖碱l率，以提供一個(gè)高精度的本地振蕩頻率。
【專利說(shuō)明】一種無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無(wú)線接收器，特別指的是一種集成內(nèi)部參考時(shí)鐘及時(shí)鐘自動(dòng)校準(zhǔn)的無(wú)需外部晶體振蕩器的無(wú)線接收器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的無(wú)線通信系統(tǒng)需要一個(gè)獨(dú)立的晶體振蕩器為發(fā)射器和接收器提供一個(gè)精確的用于頻率和時(shí)鐘同步的參考頻率。但是，晶體振蕩器的應(yīng)用存在占用面積大，成本高等缺點(diǎn)。如圖1，無(wú)線通信系統(tǒng)由無(wú)線發(fā)射器102與無(wú)線接收器103構(gòu)成，無(wú)線發(fā)射器102與無(wú)線接收器103需要工作在嚴(yán)格相同的參考時(shí)鐘頻率下，以確保數(shù)據(jù)的正確發(fā)送和接收，系統(tǒng)的參考時(shí)鐘頻率受外部制造工藝、工作電壓和溫度等因素的影響必須很小。當(dāng)前的無(wú)線通信系統(tǒng)通常采用晶體振蕩器101和104以提供精確的參考頻率。圖中101和104具有相同的時(shí)鐘頻率。晶體振蕩器101和104的物理特性能夠提供一個(gè)穩(wěn)定的頻率，典型的頻率誤差< 20ppm。但是，晶體振蕩器本身高昂的成本、較大的外形尺寸以及帶來(lái)額外的硬件和安裝工藝成本，促使我們尋找新的無(wú)需晶體振蕩器的技術(shù)。
[0003]目前，存在相關(guān)的無(wú)晶體振蕩器技術(shù)只是通過(guò)改善內(nèi)部振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這些技術(shù)只能將頻率誤差控制在一定的誤差范圍內(nèi)，且不具有自動(dòng)跟蹤校準(zhǔn)功能。這樣的頻率誤差范圍僅適用于某些對(duì)頻率要求不嚴(yán)格的相關(guān)應(yīng)用中，遠(yuǎn)不能滿足無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)頻率誤差的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決以上技術(shù)中存在的問(wèn)題本發(fā)明提出了以下技術(shù)解決方案。
[0005]如圖2所示，本發(fā)明內(nèi)部集成采用由頻率減法器202，壓控振蕩器204和頻率電壓轉(zhuǎn)換電路205組成的反饋回路來(lái)取代外部晶體振蕩器，壓控振蕩器204輸出頻率能夠很好的跟隨輸入?yún)⒖碱l率，以提供一個(gè)高精度的本地振蕩頻率。當(dāng)輸入?yún)⒖碱l率發(fā)生變化時(shí)，頻率減法器202輸出頻差也將跟隨變化，頻率電壓轉(zhuǎn)換電路205輸出的控制電壓也將跟隨變化，變化的控制電壓控制壓控振蕩器204的輸出頻率變化，使204的輸出頻率跟隨輸入?yún)⒖碱l率變化。通過(guò)這樣的機(jī)理，可以實(shí)現(xiàn)將頻率減法器202輸出的頻率有效的控制在解調(diào)電路的帶寬以內(nèi)，始終保證電路能夠正常的解調(diào)。
[0006]如圖2所示，無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器接收到由外部無(wú)線發(fā)射設(shè)備發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部濾波器201的濾波處理，接收器選擇出所需要的參考信號(hào)頻率，頻率減法器202將參考信號(hào)頻率與壓控振蕩器204的輸出頻率進(jìn)行減法運(yùn)算，輸出信號(hào)頻率為兩個(gè)信號(hào)的差值，頻率電壓轉(zhuǎn)換電路205將頻率減法器202的輸出信號(hào)的頻率量轉(zhuǎn)化成與之成正比的電壓量輸出，采用這個(gè)電壓去控制壓控振蕩器204。若頻率減法器202輸出誤差頻率過(guò)大，以至于信號(hào)解調(diào)電路不能正常解調(diào)，則頻率電壓轉(zhuǎn)換電路205將輸出一個(gè)與之成正比的電壓，控制壓控振蕩器204輸出頻率變化以逼近參考信號(hào)頻率，直到參考信號(hào)頻率與壓控振蕩器的頻率誤差在解調(diào)電路的帶寬之內(nèi)，保證解調(diào)電路能夠正常解調(diào)。[0007]如圖3所示，無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器包括前端濾波器301、低噪聲放大器302和303、混頻器304和305、中頻濾波器306和307、90°移相網(wǎng)絡(luò)308、鑒頻器309、電荷泵310、濾波電容311、壓控振蕩器312、信號(hào)解調(diào)電路313和鎖定檢測(cè)電路314，其中，混頻器304和305、中頻濾波器306和307的等效圖為圖2中的頻率減法器202 ;鑒頻器309、電荷泵310、濾波電容311的等效圖為圖2中頻率電壓轉(zhuǎn)換電路205。
[0008]無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器接收到由外部無(wú)線發(fā)射設(shè)備發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部濾波器301的濾波處理，接收器選擇出所需要的參考信號(hào)頻率Fref。參考信號(hào)通過(guò)低噪聲放大器302和303放大。參考信號(hào)頻率Fref與壓控振蕩器輸出頻率Fvco共同經(jīng)過(guò)混頻器304和305和中頻濾波器306和307，中頻濾波器輸出信號(hào)頻率等于參考信號(hào)與壓控振蕩器輸出信號(hào)的差值Fref-Fvco。中頻濾波器306和307輸出信號(hào)頻率Fref-Fvco，經(jīng)過(guò)鑒頻器309，電荷泵310和濾波電容311，濾波電容311輸出電壓Vcp與頻差Fref-Fvco成正比。濾波電容311輸出電壓Vcp控制壓控振蕩器312的輸出頻率Fvco。其中，90°移相網(wǎng)絡(luò)308將壓控振蕩器312產(chǎn)生出來(lái)的一路信號(hào)轉(zhuǎn)換成兩路正交信號(hào)，從而反饋回混頻器304和305。當(dāng)I Fref-Fvco |大于系統(tǒng)所設(shè)定的誤差頻率Ferror時(shí)，由混頻器304和305，中頻濾波器306和307，鑒頻器309，電荷泵310，濾波電容311，壓控振蕩器304、305以及90°移相網(wǎng)絡(luò)308組成的負(fù)反饋環(huán)路將通過(guò)負(fù)反饋減小|Fref-Fvco I,以使得|Fref_Fvco|小于系統(tǒng)所設(shè)定的誤差頻率Ferror。鎖定檢測(cè)電路314用于檢測(cè)判斷|Fref-FVC0|的值是否小于Ferror的值,若| Fref-Fvco |大于Ferror,則鎖定檢測(cè)電路314輸出低電平；若
Fref-Fvco |小于Ferror，則鎖定檢測(cè)電路314輸出高電平，表示壓控振蕩器304輸出頻率已經(jīng)跟蹤鎖定了輸入?yún)⒖夹盘?hào)頻率。信號(hào)解調(diào)電路313能夠解調(diào)出正確的接收數(shù)據(jù)。
[0009]如圖4所示，鎖定檢測(cè)電路包括分頻器401、計(jì)數(shù)器402和403、門(mén)電路404和輸出鎖存器405。分頻器401將圖3中的壓控振蕩器304輸出頻率Fvco進(jìn)行一定的分頻處理，產(chǎn)生一個(gè)較低的參考頻率Fdiv，送到計(jì)數(shù)器402 ;同時(shí)將圖3中中頻濾波器306或307的輸出誤差頻率信號(hào)IFref-FvcoI送到計(jì)數(shù)器403。計(jì)數(shù)器402和403的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，對(duì)輸入信號(hào)的上升沿進(jìn)行相同數(shù)量的計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)完成輸出高電平。清零信號(hào)端輸入高電平用于對(duì)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)清零處理，清零完成后，計(jì)數(shù)器從零開(kāi)始從新計(jì)數(shù)，輸出端保持低電平，直到下一次數(shù)據(jù)計(jì)滿為止。計(jì)數(shù)器402和403同時(shí)對(duì)頻率信號(hào)Fdiv和IFref-FvcoI進(jìn)行計(jì)數(shù)，對(duì)到其中頻率較高的信號(hào)計(jì)數(shù)完成時(shí)，計(jì)數(shù)器優(yōu)先輸出高電平，另一個(gè)計(jì)數(shù)器由于數(shù)據(jù)未計(jì)滿，依然保持低電平。兩個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出送到或門(mén)電路404，或門(mén)電路404輸出高電平，將兩個(gè)計(jì)數(shù)器同時(shí)清零，開(kāi)始下一個(gè)周期的計(jì)數(shù)。同時(shí)，兩個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)送到鎖存器405，鎖存器405將計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)鎖存起來(lái)，鎖存器405的輸出狀態(tài)反映了信號(hào)Fdiv和
I Fref-Fvco I頻率的大小。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0011]圖1是現(xiàn)有的通信系統(tǒng)示意圖。
[0012]圖2是無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器簡(jiǎn)單原理圖。
[0013]圖3是無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器詳細(xì)的工作原理圖。
[0014]圖4是內(nèi)部時(shí)鐘頻率與外部參考時(shí)鐘頻率跟蹤鎖定檢測(cè)電路原理圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0015]如圖3所示，本發(fā)明由前端濾波器301，低噪聲放大器302和303，混頻器304、305，中頻濾波器306、307，90°移相網(wǎng)絡(luò)308，鑒頻器309，電荷泵310，濾波電容311，壓控振蕩器312，信號(hào)解調(diào)電路313和鎖定檢測(cè)電路314組成。初始狀態(tài)下，壓控振蕩器312的輸入電壓Vcp被設(shè)置為一個(gè)初始值Vref，輸出信號(hào)頻率為Fvco。壓控振蕩器312輸出頻率與輸入電壓Vcp成正比。外部天線接收到無(wú)線電信號(hào)以后，通過(guò)前端的高頻濾波器301濾波和低噪聲放大器302、303放大處理以后，產(chǎn)生出一個(gè)能為后端電路處理的參考信號(hào)，假設(shè)參考信號(hào)頻率為Fref。壓控振蕩器312的輸出信號(hào)Fvco通過(guò)O移相網(wǎng)絡(luò)308產(chǎn)生兩路正交信號(hào)，F(xiàn)vcoI和FvcoQ。Fvco1、FvcoQ與Fvco頻率相同，相位相差90°。混頻器304，305將信號(hào)參考信號(hào)與壓控振蕩器輸出信號(hào)進(jìn)行乘法運(yùn)算，混頻器304產(chǎn)生的輸出信號(hào)頻率為Fref-FvcoQ和Fref+FvcoQ，混頻器305產(chǎn)生的輸出信號(hào)頻率為Fref-FvcoI和Fref+Fvcol。混頻器304、305的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)中頻濾波器306、307，濾波器為低通濾波器，中頻濾波器306輸出信號(hào)頻率Fref-FvcoQ，中頻濾波器307輸出信號(hào)頻率Fref-Fvcol。若Fvco低于Fref，鑒頻器309輸出高電平，此高電平信號(hào)控制電荷泵310以恒定電流Icp向電容311進(jìn)行充電。電容311上的電壓Vcp逐漸升高，控制壓控振蕩器312的輸出頻率Fvco增加，直到Fvco接近Fref, IFref-Fvco I小于系統(tǒng)設(shè)定的最小誤差頻率Ferror為止。同理,若Fvco高于Fref,鑒頻器309輸出低電平，此低電平信號(hào)控制電荷泵310以恒定電流Icp向電容311進(jìn)行放電。電容311上的電壓Vcp逐漸降低，控制壓控振蕩器312的輸出頻率Fvco減小，直到Fvco接近Fref, I Fref-Fvco I小于系統(tǒng)設(shè)定的最小誤差頻率Ferror為止。當(dāng)Fref-Fvco小于Ferror時(shí)，鎖定檢測(cè)電路314輸出高電平(其他情況下輸出為低電平)，表示壓控振蕩器304輸出頻率已經(jīng)跟蹤鎖定了輸入?yún)⒖夹盘?hào)頻率。信號(hào)解調(diào)電路313能夠解調(diào)出正確的接收數(shù)據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器，其特征是本發(fā)明內(nèi)部集成采用由頻率減法器，壓控振蕩器和頻率電壓轉(zhuǎn)換電路組成的反饋回路來(lái)取代外部晶體振蕩器，壓控振蕩器輸出頻率能夠很好的跟隨輸入?yún)⒖碱l率，以提供一個(gè)高精度的本地振蕩頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器，其特征是無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器接收到由外部無(wú)線發(fā)射設(shè)備發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部濾波器的濾波處理，接收器選擇出所需要的參考信號(hào)頻率，頻率減法器將參考信號(hào)頻率與壓控振蕩器的輸出頻率進(jìn)行減法運(yùn)算，輸出信號(hào)頻率為兩個(gè)信號(hào)的差值，頻率電壓轉(zhuǎn)換電路將頻率減法器的輸出信號(hào)的頻率量轉(zhuǎn)化成與之成正比的電壓量輸出，采用這個(gè)電壓去控制壓控振蕩器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器，其特征是無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器包括前端濾波器、低噪聲放大器、混頻器，中頻濾波器和、90°移相網(wǎng)絡(luò)、鑒頻器、電荷泵、濾波電容、壓控振蕩器、信號(hào)解調(diào)電路和鎖定檢測(cè)電路，其中，混頻器、中頻濾波器的等效圖為圖2中的頻率減法器；鑒頻器、電荷泵、濾波電容的等效圖為圖2中頻率電壓轉(zhuǎn)換電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器，其特征是無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器接收到由外部無(wú)線發(fā)射設(shè)備發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部濾波器的濾波處理，接收器選擇出所需要的參考信號(hào)頻率Fref。參考信號(hào)通過(guò)低噪聲放大器放大，參考信號(hào)頻率Fref與壓控振蕩器輸出頻率Fvco共同經(jīng)過(guò)混頻器和中頻濾波器，中頻濾波器輸出信號(hào)頻率等于參考信號(hào)與壓控振蕩器輸出信號(hào)的差值Fref-Fvco。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器，其特征是中頻濾波器輸出信號(hào)頻率Fref-Fvco，經(jīng)過(guò)鑒頻器，電荷泵和濾波電容，濾波電容輸出電壓Vcp與頻差Fref-Fvco成正比，濾波電容輸出電壓Vcp控制壓控振蕩器的輸出頻率Fvco。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器，其特征是90°移相網(wǎng)絡(luò)將壓控振蕩器產(chǎn)生出來(lái)的一路信號(hào)轉(zhuǎn)換成兩路正交信號(hào)，從而反饋回混頻器，當(dāng)I Fref-Fvco大于系統(tǒng)所設(shè)定的誤差頻率Ferror時(shí)，由混頻器，中頻濾波器，鑒頻器，電荷泵，濾波電容，壓控振蕩器以及90°移相網(wǎng)絡(luò)308組成的負(fù)反饋環(huán)路將通過(guò)負(fù)反饋減小|Fref-FVC0|，以使得I Fref-Fvco I小于系統(tǒng)所設(shè)定的誤差頻率Ferror。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器，其特征是鎖定檢測(cè)電路用于檢測(cè)判斷I Fref-Fvco I的值是否小于Ferror的值,若| Fref-Fvco |大于Ferror,則鎖定檢測(cè)電路輸出低電平，若|Fref-Fvco|小于Ferror，則鎖定檢測(cè)電路輸出高電平，表示壓控振蕩器輸出頻率已經(jīng)跟蹤鎖定了輸入?yún)⒖夹盘?hào)頻率。信號(hào)解調(diào)電路能夠解調(diào)出正確的接收數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器，其特征是鎖定檢測(cè)電路包括分頻器、計(jì)數(shù)器、門(mén)電路和輸出鎖存器，分頻器將圖3中的壓控振蕩器輸出頻率Fvco進(jìn)行一定的分頻處理，產(chǎn)生一個(gè)較低的參考頻率Fdiv，送到計(jì)數(shù)器，同時(shí)將圖3中中頻濾波器的輸出誤差頻率信號(hào)IFref-FvcoI送到計(jì)數(shù)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)晶體振蕩器的無(wú)線接收器，其特征是計(jì)數(shù)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，對(duì)輸入信號(hào)的上升沿進(jìn)行相同數(shù)量的計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)完成輸出高電平。清零信號(hào)端輸入高電平用于對(duì)計(jì)數(shù)器實(shí) 現(xiàn)清零處理，清零完成后，計(jì)數(shù)器從零開(kāi)始從新計(jì)數(shù)，輸出端保持低電平，直到下一次數(shù)據(jù)計(jì)滿為止，計(jì)數(shù)器同時(shí)對(duì)頻率信號(hào)Fdiv和IFref-FvcoI進(jìn)行計(jì)數(shù)，對(duì)到其中頻率較高的信號(hào)計(jì)數(shù)完成時(shí)，計(jì)數(shù)器優(yōu)先輸出高電平，另一個(gè)計(jì)數(shù)器由于數(shù)據(jù)未計(jì)滿，依然保持低電 平，兩個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出給門(mén)電路或門(mén)電路輸出高電平，將兩個(gè)計(jì)數(shù)器同時(shí)清零，開(kāi)始下一個(gè)周期的計(jì)數(shù)。
【文檔編號(hào)】H04B1/22GK103916150SQ201310007651
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月7日
【發(fā)明者】孫茂友, 李富民 申請(qǐng)人:孫茂友