[發明專利]一種頻率合成器及頻率合成方法

無效

• 申請號: 200810102330.6
• 申請日: 2008-03-20
• 公開（公告）號: CN101242181A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 張輝;王西強;孟斐
• 申請（專利權）人: 北京創毅視訊科技有限公司
• 主分類號: H03L7/08
• 分類號: H03L7/08;H03L7/18;H03L7/093;H04B1/40
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 栗若木;王漪

技術領域

本發明涉及無線通訊技術領域，尤其涉及一種射頻收發器中的頻率合成器及頻率合成方法。

背景技術

近年來由于無線通信技術的飛速發展，相關領域的集成電路的設計研究也受到越來越多的關注。頻率合成器用于產生本地振蕩信號，是無線射頻收發器前端中最重要的一個模塊。目前實現小步進頻率合成器的方案都采用鎖相環路(PLL)，鎖相環路(PLL)是一種以消除頻率誤差為目的的自動控制電路，它利用相位誤差信號電壓去消除頻率誤差，具體來說是一個使輸出信號(由振蕩器產生)與參考信號或輸入信號在頻率和相位上同步的電路。鎖相環一般由鑒相器PD(或鑒頻鑒相器PFD)、環路濾波器(LPF)、壓控振蕩器(VCO)組成。

在同步(通常稱為鎖定)狀態下，振蕩器輸出信號和參考信號的相位差為零或保持常數，沒有頻差。如果出現相位誤差，一種控制機理作用在壓控振蕩器上，使得相位誤差再次減小到最小。在這樣的控制系統中，實際輸出信號的相位鎖定到參考信號的相位。因而我們稱之為鎖相環。

現有的小步進頻率合成器有如下幾種方案：

參照圖1所示，為第一種頻率合成器的結構示意圖，即直接數字頻率合成器(DDS)直接激勵鎖相環路(PLL)。

如圖所示，DDS的輸出直接與鎖相環路(PLL)相連。這種方案具有很高的頻率分辨率，可以在不改變PLL分頻比的情況下提高PLL的頻率分辨率，但是如果DDS輸出信號中，落在PLL的環路帶寬內的雜散和相噪無法抑制，經過PLL倍頻作用后，這些噪聲會惡化201gN?dB(分貝)，其中N＝Fout/Fdds，Fdds為DDS的輸出頻率，Fout是合成器輸出頻率。

參照圖2所示，為第二種頻率合成器的結構示意圖，即DDS輸出與PLL反饋支路混頻，然后再送入鑒相器。這種方法利用了DDS高分辨率的特點，因此PLL可以采用較高的參考頻率，不但提高了PLL的轉換時間，同時也克服了因倍頻而引起的雜散和相噪惡化，但是由于混頻后會產生鏡像干擾，因此鎖相環路內需要引入帶通濾波器(BPF)來濾除干擾，設計環路濾波器的時候必須考慮帶通濾波器的影響，增加了環路的設計難度。

參照圖3所示，為第三種頻率合成器的結構示意圖，即DDS直接與PLL混頻。這種頻率合成器有效的克服了前兩種頻率合成器的缺點，既不會惡化DDS輸出的雜散和相噪，也不會增加PLL設計的難度。由于PLL的作用只是將DDS輸出上變頻，提高了最終輸出的頻率，但是DDS的輸出頻率Fdds一般遠遠小于PLL的輸出頻率Fpll，混頻后輸出頻率為Fpll±Fdds，如果要求頻率合成器的輸出范圍大于2Fdds，則很難用BPF分離混頻之后的和頻Fpll+Fdds與差頻Fpll-Fdds。所以這種方式不能實現寬帶。

參照圖4所示，為第四種頻率合成器的結構示意圖，即DDS在PLL的反饋支路上作為分頻器，然后進入鑒相器。這種方法的輸出在環路帶寬以外，雜散抑制很好，但是PLL對環路帶寬以內的雜散卻毫無抑制作用，而且還以201gN的關系惡化，所以一旦DDS輸出在近端有雜散，那么PLL輸出就必然有更加惡化的雜散，在寬帶連續的頻率范圍內，DDS在近端出現雜散幾乎是必然的，所以這種方法在寬帶范圍內應用時，在某些頻率出現近端雜散幾乎是必然的。另外，VCO的輸出還受限于DDS的最高輸入頻率。

雜散和相噪一直是困擾頻率合成器的兩大課題，它也是直接影響射頻系統性能的兩大指標。特別是在寬帶，小步進的場合，這兩個指標顯得更為難以實現。現有一種能實現寬帶、低雜散、小步進性能的頻率合成器，實現方式為增加很多帶通濾波器，分段進行濾波，雖然可以同時解決低雜散和寬帶問題，然而卻使得頻率合成器的構成復雜、不利于生產并增加了成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種頻率合成器及頻率合成方法，實現頻率合成器的寬帶、低雜散、小步進性能，并且所述頻率合成器及頻率合成方法具有實現簡單的特點。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種頻率合成器，包括大步進鎖相環及直接數字頻率合成器，所述頻率合成器還包括：正交混頻器及跟蹤鎖相環；

所述正交混頻器分別與所述大步進鎖相環及直接數字頻率合成器相連，用于將大步進鎖相環產生的大步進頻率和直接數字頻率合成器產生的低頻頻率進行混頻，產生一個單邊帶單音信號；

所述跟蹤鎖相環與所述正交混頻器相連，用于接收所述正交混頻器輸出的單邊帶單音信號，濾除所述信號的邊帶泄漏和本振泄漏。