[發明專利]用于頻率合成器的周期滑移防止的改進系統和方法

有效

• 申請號: 200980122512.2
• 申請日: 2009-05-05
• 公開（公告）號: CN102067452A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: T·里潘
• 申請（專利權）人: 赫梯特微波公司
• 主分類號: H03L7/00
• 分類號: H03L7/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 郭思宇

對于相關申請的交叉參考

本申請根據35U.S.C.§§119,120,363,365、及37C.F.R.§1.55和§1.78要求在2008年5月6日提交的美國臨時申請No.61/126,702的益處和對于其的優先權，該臨時申請包括在這里以供參考。

技術領域

本發明涉及一種用來防止在頻率合成器中的周期滑移的改進方法和系統。

背景技術

頻率合成器實際上被用在所有無線裝置中以產生基頻，無線裝置以該基頻工作。無線通信常常需要改變工作頻率。改變無線裝置的頻率所要求的時間量通常是無線裝置在其期間不能正常運行的時間，就是說，當改變頻率時無線裝置不能發射或接收數據。無線應用是非常成本敏感的，因此實現頻率快速切換的方法非常重要。無線裝置的可靠性也非常重要，并且模擬方法往往較大、成本較高及常常不如它們的數字對等方法可靠。大多數現代集成頻率合成器使用稱作相位頻率探測器(PFD)的裝置，該相位頻率探測器測量在基準(REF)與壓控振蕩器(VCO)之間的相位和頻率的差別。傳統PFD遇到稱作周期滑移的問題，該周期滑移導致改變頻率花費較長時間。REF和VCO輸入通過PFD起作用，該PFD產生輸出UP(向上)和DOWN(向下)切換信號，這些輸出UP和DOWN切換信號又將電流驅動到環路濾波器上，該環路濾波器控制壓控振蕩器。當REF和VCO信號同相時，向上和向下脈沖都很短并且相等。當合成器改變頻率時，初始地，VCO信號頻率不再等于REF信號頻率。如果VCO頻率與REF稍有不同，那么相位誤差將積累，并且向上/向下脈沖將具有與相位誤差成比例的不同持續時間。隨著誤差增大，電荷泵將會ON(通)較長時間，因而泵送到環路濾波器中的電荷將成比例地增加。然而，當相位誤差超過360度時，它卷回到(wrap?back)零，并且整體結果是電荷泵被接通非常短的時間段，因而推入環路濾波器中的校正電荷向零退回，而不顧在頻率中存在顯著誤差的事實。這使VCO分頻信號相對于REF滑移一個周期，并且VCO在所需新頻率的方向上的調諧速率將減小或者甚至可能臨時反向。最后結果是VCO從開始頻率改變到最終頻率的時間增加，并且鎖定到新頻率上的整體時間也增加。一種方案探測周期滑移即將發生，并且接通額外電荷泵電流單元。這將恒定電流(直流)輸出到環路濾波器，或者從環路濾波器除去恒定電流(取決于為了獲得新頻率，VCO調諧電壓需要增大還是減小)。效果是PFD的范圍的線性范圍增大。穩定性被保持，因為電流是恒定的而不是脈動電流。如果相位誤差再次增大到其中另一個周期滑移是可能的的點，則它接通另一個電荷泵單元。這樣繼續直到它探測到VCO頻率已經通過所需頻率。它然后開始逐一切斷額外電荷泵單元，直到它們已經被全部切斷并且頻率安定下來。這種方案的缺陷是，它要求額外的模擬電路，這將成本、復雜性及寄生電容添加泵上，因而限制其上限工作頻率。在大多數應用中，這足以完全消除周期滑移，給出快得多的鎖定時間。其它方案應用可能是十分復雜的類似技術。一些要求VCO的較復雜和靈敏的計時，其它要求多路轉換器和計數器的復雜混合。

發明內容

因此本發明的目的是，提供一種用于在頻率合成器中的周期滑移防止的改進系統和方法。

本發明的進一步目的是，提供這樣一種用于周期滑移防止的改進系統和方法，這種系統和方法不要求另外的模擬電路。

本發明的進一步目的是，提供這樣一種用于周期滑移防止的改進系統和方法，這種系統和方法可通過數字電路實現。

本發明的進一步目的是，提供這樣一種用于周期滑移防止的改進系統和方法，這種系統和方法實現頻率獲得時間的顯著減小，而沒有額外巨大的和高成本的模擬硬件。

本發明的進一步目的是，提供這樣一種用于周期滑移防止的改進系統和方法，在這種系統和方法中，添加的數字電路在面積和成本方面最小。

本發明由如下實施生成：通過確定在分頻(divided)VCO與基準之間的相位誤差和周期滑移是否即將發生和在什么方向上發生、然后將分頻VCO的相位按將相位誤差減小到小于一個周期的量和方向進行修改，可防止在頻率合成器中的周期滑移；通過臨時修改VCO因子(divisor)可實現相位移動。最后效果是將電荷泵在所需極性保持在其最大增益或其附近。

然而，本主題發明在其它實施例中不必實現全部這些目的，并且其權利要求書應該不限于能夠實現這些目的的結構或方法。