[發明專利]一種可調節增益線性度的VCO以及基于該VCO的兩點調制器

有效

• 申請號: 201110303330.4
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102332912A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 陳楠;王陳鑾;林福江
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H03L7/099
• 分類號: H03L7/099
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 李新華;賈玉忠

技術領域

本發明屬于無線通信電子系統，具體涉及一種可調節增益線性度的VCO以及基于該VCO的兩點調制器。本發明尤其應用于但不限于無線通信或無線傳感系統的發射機和接收機。

背景技術

用于無線通信和無線傳感的收發系統，通常要求低復雜度和低功耗實現。對于無線發射機，可以采用基于鎖相環(PLL)調制的方式來實現上述目標，已有的實現方式，包括PLL開環調制、閉環調制和兩點調制。開環調制可以不受PLL環路帶寬限制而達到相對較高的數據率，復雜度也較低，但由于工藝、溫度環境等條件影響，會引起調制頻率偏移，造成調制誤差，惡化系統性能；而閉環調制由于PLL反饋環路的調節，不會受此影響，但其數據率受限于環路帶寬，不能適用于較高數據率的應用；兩點調制則結合了前述二者優點，在閉環操作的同時數據率不受環路帶寬限制，能實現較高數據率的頻率或相位調制，同時調制誤差不會被外界環境惡化。

傳統的兩點調制器，如文獻CN1513225A所公開的方案，將需要被調制的信號通過兩條路徑分別施加到PLL的兩個點：其一經過數字濾波器控制分頻器的分頻比；另一經過數模轉換器(DAC)和模擬濾波器控制壓控振蕩器(VCO)的振蕩頻率。前者的傳輸函數呈低通特性，而后者呈高通特性，因此理論上，兩者匹配時可以形成全通系統，從而數據率不受環路帶寬限制。

圖1給出了傳統兩點調制器在具體實現時，其VCO采用的可變電容管結構。采用該傳統結構的兩點調制器，其高通和低通兩條路徑之間存在增益失配，以及元器件的制造工藝失配，都會造成調制誤差，惡化無線通信和傳感系統性能。文獻US?6515553公開了一種解決方案，是在傳統的兩點調制器基礎上增加額外的電荷泵、采樣電路和比較器構成校正電路，在每次調制開始前進行校正，進而減小失配，降低調制誤差。基于校正電路的類似方案都需要增加額外的電路，加大了系統復雜度和功耗，同時每次調制前還需要額外的校正時間，不利于連續傳輸數據的應用。

因此，需要一種無需校正的兩點調制器，在不額外增加系統復雜度和功耗的基礎上減小增益失配，達到較低的調制誤差。

J.Mira等人在參考文獻中提出一種VCO的可變電容管結構，如圖2所示，根據可變電容管特性，多個可變電容管的并行連接，并施以不同的直流偏置電壓，可以改善合成頻率-電壓增益的線性度。

發明內容

本發明的目的是提供一種調節增益線性度的VCO以及基于該VCO的兩點調制器，減小上述傳統兩點調制器存在的增益誤差和元器件制造工藝失配，同時不需要額外的附加電路進行校正，即不增加系統的復雜度及功耗。

本發明為了實現上述目的采用的技術方案為：

技術方案1：一種可調節增益線性度的VCO，即壓控振蕩器，該VCO包括可變電容電路，電感和負阻器件，所述的可變電容電路包括可變電容管、隔直電容、偏置電阻和固定電容；其中可變電容管一端連接調制控制信號，可變電容管另一端連接隔直電容和偏置電阻；隔直電容另一端連接該VCO輸出信號；偏置電阻另一端連接直流偏置信號；固定電容與可變電容管并行連接；上述四種器件組成一組電路單元，將兩組或兩組以上電路單元并行連接，每一組電路單元連接不同的直流偏置信號。

技術方案2，技術方案1進一步的通過改變不同組電路單元的可變電容管所連接的直流偏置信號的電壓值，調節VCO輸出的頻率-電壓增益特性曲線的線性度和線性范圍。

技術方案3，一種可調節增益線性度和減小調制誤差的兩點調制器，該兩點調制器包括PLL電路和調制控制電路，其中，

所述PLL電路包括：壓控振蕩器VCO(3)、環路濾波器(4)、鑒頻鑒相器和電荷泵(5)，分頻器(6)；VCO(3)輸出頻率Fout經過分頻器(6)分頻，與參考頻率Fref在鑒頻鑒相器和電荷泵(5)中的鑒頻鑒相器中比較頻率和相位，其結果通過鑒頻鑒相器和電荷泵(5)中的電荷泵產生電流信號，環路濾波器(4)對所述電流信號進行低通濾波，產生環路反饋控制信號Vctl控制VCO(3)的振蕩頻率，通過該環路實現穩定的頻率合成；上述PLL電路為模擬電路，其信號也為模擬信號；