[發明專利]頻率合成器、自動頻率校正電路及頻率校正方法

有效

• 申請號: 200710182396.6
• 申請日: 2007-10-19
• 公開（公告）號: CN101227189A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 李廷澈;安紋慶
• 申請（專利權）人: 慧國（上海）軟件科技有限公司;慧榮科技股份有限公司
• 主分類號: H03L7/08
• 分類號: H03L7/08;H03L7/18;H03M3/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 郭蔚

技術領域

本發明涉及一種頻率合成器，且更具體而言，涉及一種能夠使用具有低增益K_VCO的壓控振蕩器(VCO)的頻率合成器，其能改善相位噪聲特性、具有短的自動頻率校正時間、并自動地應對環境的變化。

背景技術

無線收發器的集成電路必然要設計成滿足低功耗及低制造成本這些條件。在滿足此種條件的無線收發器的設計中，其中一個最重要的組件是頻率合成器。在各種類型的傳統頻率合成器中，高速運行的分數N頻率合成器要優于整數N頻率合成器。此處，N是一整數。

圖1為一方塊圖，其圖解說明一傳統的分數N頻率合成器。

參見圖1，傳統的分數N頻率合成器100包含一參考分頻器110、一相位檢測器120、一電荷泵130、一回路濾波器140、一壓控振蕩器(VoltageControl?Oscillator，以下簡稱VCO)150、一自動頻率校正塊160、一主分頻器170、以及兩個開關S1及S2。

參考分頻器110以一分頻比1/R對一參考信號f_參考進行分頻。此處，R是一整數，其根據使用頻率合成器100的系統的特性加以確定。該系統可為一無線收發器。

主分頻器170以一分頻比1/(N×P)輸出由VCO?150所產生的輸出電壓。此處，P為一整數。主分頻器170包含一前置換算器171、一程序分頻器172、及一積分-三角(∑-Δ)調制器173。前置換算器171以一分頻比1/P對輸出信號V_輸出進行分頻。程序分頻器172以一分頻比1/N對自前置換算器171輸出的一信號進行分頻。積分-三角調制器173因應自程序分頻器172輸出的一信號而產生分頻控制信號DC。程序分頻器172的除數N的值是根據分頻控制信號DC加以確定。

相位檢測器120將自參考分頻器110輸出的信號的相位與自主分頻器170輸出的信號的相位進行比較，并輸出一對應于這兩個信號的相位差的脈沖。電荷泵130根據自相位檢測器120輸出的脈沖的寬度及符號而增大或減少電荷數，以改變輸出電流。

用于自具有參考頻率f_參考的參考信號產生具有預定頻率的信號f_輸出的迭代過程不可避免地會導致產生噪聲分量?；芈窞V波器140即用于移除在回路操作期間所出現的噪聲。回路濾波器140包含一在該回路濾波器中相互串聯連接的電阻器及電容器陣列。因此，回路濾波器140可移除自電荷泵130輸出的輸出電流中所包含的噪聲。此外，通過經由回路濾波器的電容器對輸出電流進行充電及放電而產生泵激電壓V_cp。

自動頻率校正塊160輸出一頻率控制信號AFC_輸出及兩個開關控制信號GW1與GW2，頻率控制信號AFC_輸出對應于自參考分頻器110輸出的信號與自主分頻器170輸出的信號之間的頻率差。自動頻率校正塊160包含一頻率檢測器161及一狀態機162。頻率檢測器161將參考分頻器110使用一除數1/R獲得的信號的頻率與主分頻器170使用一除數1/(N×P)獲得的信號的頻率進行比較，并輸出一對應于該頻率差的比較信號。狀態機162產生頻率控制信號AFC_輸出以及開關控制信號GW1和GW2，頻率控制信號AFC_輸出具有關于VCO150所要產生的輸出信號頻率f_輸出的信息，開關控制信號GW1及GW2則用于使用自頻率檢測器161輸出的比較信號來控制兩個開關S1及S2。

VCO?150因應一控制電壓VC及頻率控制信號AFC_輸出而產生一輸出信號f_輸出?？刂齐妷篤C是根據兩個開關S1及S2的狀態而選自回路濾波器140所輸出的參考電壓V_參考與泵激電壓V_cp其中之一，這兩個開關S1及S2則通過狀態機162所產生的開關控制信號GW1及GW2進行操作。

如上文所述，傳統的分數N頻率合成器100使用自動頻率校正塊160來執行一通用頻率校正功能。傳統的自動頻率校正塊160可使用自參考分頻器110(即除以R分頻器)輸出的信號與自主分頻器170(即除以N分頻器)輸出的信號之間的頻率差來校正輸出信號的頻率f_輸出。

為減少執行自動頻率校正所用的時間，需要將自分頻器110輸出的信號的頻率增大一乘數L(L為一整數)倍。因此，VCO?150中的各分組的頻率分辨率也增大乘數L倍。相應地，各分組的步長隨之增大。因此，需要增大VCO的增益K_VCO。