[發明專利]頻率合成器

有效

• 申請號: 200810037670.5
• 申請日: 2008-05-20
• 公開（公告）號: CN101272142A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 曹偉勛
• 申請（專利權）人: 曹秀娟
• 主分類號: H03L1/02
• 分類號: H03L1/02;H03B5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電子電路設計領域，特別涉及頻率合成器的溫度頻率漂移的補償技術。

技術背景

為了確保所有的電子器件都能正?；蛲焦ぷ?，在電子電路設計中提供精確的時鐘信號是非常重要的。通常，所述時鐘信號是由晶體振蕩器(crystaloscillator)產生的，其中所述晶體振蕩器是利用壓電材料的振蕩晶體的機械諧振來產生一定頻率電信號的電子電路。這個頻率通?？梢杂糜谟嫊r(比如石英手表中)，也可以用于為數字集成電路提供時鐘信號，還可以用于穩定無線發射器/接收器的頻率。導致時鐘信號不同于設計的一個原因在于溫度，它可能影響壓電材料和晶體振蕩器的運作。隨著溫度的變化，晶體振蕩器輸出的頻率會也會隨之變化。事實上，電子設備比如便攜式電腦、手機和電子儀表可能被用于各種溫度變化的環境中，因此保證這些電子設備在各種溫度環境下都能正常無誤的工作是非常重要的。

許多現代通信設備比如GPS和GSM系統需要高精度、穩定的頻率來增加其內無線電收發器的靈敏度以及來降低采集時間。在頻率合成器(frequencysynthesizer)中，將晶體振蕩器的輸出頻率乘以已知系數就可以獲得期望信道頻率。通常，晶體振蕩器的輸出頻率的范圍是數兆赫茲，而信道頻率的范圍是千兆赫茲。然而，晶體振蕩器的輸出頻頻隨著壽命和溫度的變化會發生漂移，并且晶體振蕩器也沒有提供抑制晶體頻率隨周圍溫度發生變化的機制。由于苛刻的需求，在沒有來自基站的頻率調諧支持的蜂窩系統中使用低成本獨立晶體振蕩器是不可能的。

無線通訊設備或移動電話的頻率源包括有數控晶體振蕩器(digitallycontrolled?crystal?oscillator)或溫度補償晶體振蕩器(temperature-compensated?crystal?oscillator)。然而，數控晶體振蕩器電路需要在晶體振蕩器中引入電容陣列來進行頻率校正。這樣，使用數控晶體振蕩器就變得非常昂貴，尤其對于深亞微米COMS工藝的數控晶體振蕩器。此外，通過對數控晶體振蕩器中的大量電容的切換來調整晶體振蕩器的輸出頻率很可能會導致頻率跳變效應(frequency?beating?effects)，從而難以滿足輸出頻率穩定性的要求。

在現有的溫度補償晶體振蕩器(temperature-compensated?crystaloscillator)中，自動調溫器生成校正電壓以保證振蕩器頻率恒定。這樣的壓控溫度補償晶體振蕩器具有一根據溫度成比例產生線性電壓的溫度傳感器。將三級線性函數電壓發生器和溫度傳感器的輸出提供給壓控晶體振蕩器，所述壓控晶體振蕩器進而可以根據所使用晶體的溫度頻率特性來進行溫度補償。

然而，這樣的壓控溫度補償晶體振蕩器首先需要一高品質晶體來滿足所述三級線性補償需要，這樣的高品質晶體非常昂貴，尤其是小尺寸的晶體。由于限制了晶體振蕩器的最大輸出頻率，因此也很難保證高頻穩定性和精確性。此外，由于很難精確生成微伏級模擬電壓，所述壓控溫度補償晶體振蕩器很難控制小頻率的改變(比如，小于1.0赫茲)。

因此，亟待提出一種低成本、低噪聲、高精度的解決方案來生成具有寬頻范圍且經過溫度補償的頻率。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供低成本、高精度的頻率合成器，其可以對其輸出頻率進行溫度補償。

為了達到上述目的，本發明提供了一種頻率合成器，其包括以來自晶體振蕩器的參考頻率為基礎運行的鎖頻環、頻率校正單元和插值邏輯單元。所述頻率校正單元以第一參數和第二參數為基礎生成數字頻率校正控制字，所述第一參數是自動頻率校正字和固定頻率控制字的結合。所述插值邏輯單元用于生成表示溫度變化補償的第二參數。其中當第一參數為常數時所述鎖頻環生成固定的時鐘信號或當第一參數為表示調制信號的頻率改變的二進制序列時所述鎖頻環生成頻率調制信號。

進一步的，f_OUT表示所述時鐘信號，f_R表示參考頻率，FCW_new表示所述數字頻率校正控制字，則有下式：

f_OUT＝K*FCW_new*f_R，

其中K表示比例系數K。

更進一步的，通過調整比例系數K使輸出時鐘信號達到期望頻率。

再進一步的，所述數字頻率校正控制字對參考頻率的頻率漂移進行補償以至于所述輸出時鐘信號不受溫度變化影響而保持穩定。

再進一步的，所述固定頻率控制字是由外部提供，其是表示輸出時鐘信號期望頻率的二進制序列。

仍進一步的，根據精確的頻率源確定所述自動頻率校正字。