[發明專利]數字頻率合成器及其數字頻率合成方法有效

申請號：	201410183947.0	申請日：	2014-05-04
公開（公告）號：	CN104135286B	公開（公告）日：	2018-04-06
發明（設計）人：	胡拉姆·穆罕默德;洪志銘	申請（專利權）人：	晨星半導體股份有限公司
主分類號：	H03L7/24	分類號：	H03L7/24
代理公司：	上海專利商標事務所有限公司31100	代理人：	駱希聰
地址：	中國臺灣新竹縣***	國省代碼：	臺灣;71
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摘要：
搜索關鍵詞：	數字頻率合成器及其合成方法
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【說明書】：

技術領域

本發明與數字頻率合成器相關。

背景技術

直接數字頻率合成是指利用一數字頻率合成器輸出穩定、精準、且頻率范圍廣泛的時脈信號，供同一集成電路芯片中的多個電路使用。

在過去，效能良好的模擬-數字集成電路非常昂貴。近年來隨著各種半導體技術，例如互補金屬氧化物半導體(CMOS)、雙極互補金屬氧化物半導體(BiCMOS)、于絕緣體上制作硅晶體管、硅鍺材料等制程的大幅躍進，高品質混合信號電路逐漸普及。深亞微米互補式金屬氧化物半導體技術更促成在單一芯片中整合射頻、模擬、應用處理器、存儲器、周邊接口等多種電路的可能性。基于對相位噪聲、頻率調整范圍、頻帶寬度等特性的高度要求，第二代移動通訊及其后續標準(尤其是通稱LTE的第四代移動通訊標準)非常需要高品質的數字頻率合成器。

現行頻率合成器的瓶頸之一是難以在采用低電壓互補金屬氧化物半導體制程時達到良好的相位噪聲特性。因此，目前存在對于新設計的需求，期待達到較低的相位噪聲，以增進數字頻率合成器的輸出信號品質，并希望能令可調頻寬增加、跨越多個頻段。

發明內容

數字頻率合成是現代無線通訊系統中非常重要的一環；作為成本低卻可靠性高的可變頻率信號源，其應用范圍廣及移動電話、無線數字裝置(例如路由器和數據機)、全球定位系統接收器，甚至是通訊衛星。本發明的目標之一在于提供高品質的數字頻率合成器，以產生低噪聲且頻率可調范圍寬廣的頻率輸出。具有高品質因數、低噪聲、窄調整范圍(例如5％左右)的一頻率產生器被用以配合具有寬調整范圍的一分數型可變分頻器，組合出符合期望的低噪聲寬頻數字頻率合成器。

實現此“雙元件”構想的難處之一在于如何與現行架構整合。典型的頻率合成器受控于單一頻率控制字。相對地，于根據本發明的實施例中，頻率產生器和可變分頻器可被獨立控制。為此，原始頻率控制字被分析及/或拆解，以產生多個各自對應于不同元件的頻率控制子字。因此，此架構包含一控制器，用以根據原始頻率控制字產生頻率控制子字。

在某些情況下，頻率控制子字可能是原始頻率控制字的一部分。控制器可直接將原始頻率控制字拆解為兩個或更多個部分，并指定其中的一個或多個部分作為頻率控制子字。在另外某些情況中，控制器可首先對原始頻率控制字執行數學及/或邏輯運算，以決定數字頻率合成器的目標輸出頻率。一旦決定了輸出頻率，控制器可進一步將頻率控制子字編碼，以符合后續需要。在某些情況下，控制器可針對各個頻率產生器和可變分頻器采用不同的編碼方案。

舉例而言，原始頻率控制字可被表示為一數值范圍，例如0～2N，其中0表示最低頻率輸出，而2N表示最高頻率輸出。一旦確認了頻率控制字的數值代表的輸出頻率，便可針對頻率產生器和可變分頻器產生頻率控制子字。這些頻率控制子字亦可各自對應于不同的數值范圍。此外，另有其他編碼方案可指示相關電路產生適當的頻率。舉例而言，一頻率控制子字可直接為輸出頻率的數值(十六進位制)，而其他頻率控制子字可為一連串的改變狀態/延遲字，例如設定(0，0，1，0，0，1…)對應于(延遲，延遲，改變狀態，延遲，延遲，改變狀態)。控制器會用以根據原始頻率控制字產生適合于相關電路的頻率控制子字。

附圖說明

為讓本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的具體實施方式作詳細說明，其中：

圖1為根據本發明的一實施例中的數字頻率合成器的功能方塊圖。

圖2進一步繪示頻率產生器210的實施細節。

圖3(A)～圖3(C)呈現可變分頻器320三種詳細度不同的功能方塊圖。

圖4呈現控制器430的一功能方塊圖范例。

圖5呈現一數字頻率合成器的輸出頻譜范例。

圖6為根據本發明的一實施例中的數字信號合成程序的流程圖。

圖中元件標號說明如下：

100：數字頻率合成器 105、205：數據源

110、210：頻率產生器 120、220：可變分頻器

130、230：控制器 FCW：頻率控制字