[發(fā)明專利]一種輸出頻率范圍寬鎖頻速度快的高精度數(shù)字鎖頻環(huán)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611204137.4
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106817126B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭斌
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙景美集成電路設(shè)計有限公司
• 主分類號: H03L7/099
• 分類號: H03L7/099;H03L7/113
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本發(fā)明公開了一種輸出頻率范圍寬鎖頻速度快的高精度數(shù)字鎖頻環(huán)結(jié)構(gòu)，旨在為無線收發(fā)系統(tǒng)提供精確的本振信號。該鎖頻環(huán)包括晶體振蕩器（101）、預(yù)分頻器（102）、數(shù)字控制邏輯（103）、數(shù)控振蕩器（104）、后分頻器（105）和反饋分頻器（106）等模塊；在粗調(diào)模式下，數(shù)字控制邏輯基于粗調(diào)算法比較參考時鐘和反饋時鐘頻率產(chǎn)生粗調(diào)門陣列電容控制碼，使頻率差進(jìn)入粗調(diào)誤差范圍內(nèi)；在微調(diào)模式下，數(shù)字控制邏輯基于微調(diào)算法比較反饋時鐘和參考時鐘頻率，經(jīng)過數(shù)字濾波器產(chǎn)生微調(diào)門陣列電容控制碼，最后實(shí)現(xiàn)頻率鎖定；所述鎖頻環(huán)采用數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)鑒頻和濾波功能，基于LC諧振腔和多級門陣列電容實(shí)現(xiàn)寬范圍、高精度和低抖動的數(shù)控振蕩器單元，結(jié)合預(yù)分頻、后分頻、反饋分頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度調(diào)頻步進(jìn)。本發(fā)明適用于無線收音芯片和藍(lán)牙通信芯片的本振設(shè)計實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及無線收發(fā)器時鐘系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域，特別涉及一種輸出頻率范圍寬鎖頻速度快的高精度數(shù)字鎖頻環(huán)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

在無線通信中，接收系統(tǒng)為了完成對接收到的射頻調(diào)制信號的解調(diào)，需要產(chǎn)生一個與射頻調(diào)制信號載波頻率一致的本地振蕩信號——本振信號。隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展以及通信數(shù)據(jù)量的不斷提高，使得收發(fā)系統(tǒng)對本振信號的頻率范圍以及抖動性能要求越來越嚴(yán)格，如何設(shè)計出頻率范圍寬，鎖頻時間短以及調(diào)節(jié)步進(jìn)小的高性能頻率綜合器成為目前亟待解決的問題。

作為接收機(jī)中的關(guān)鍵模塊，頻率綜合器主要提供一個精確的本振信號。傳統(tǒng)的頻率綜合器主要基于數(shù)模混合的鎖相環(huán)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。由于各種非理想因素，該結(jié)構(gòu)提供的本振信號容易出現(xiàn)較大頻率偏差，甚至失鎖現(xiàn)象，其中多數(shù)非理想因素為工作環(huán)境溫度、工藝角偏差、電源不穩(wěn)定等。另外，由于數(shù)模混合的鎖相環(huán)對頻率偏差響應(yīng)較慢，導(dǎo)致本振信號頻率不能及時糾正，使得輸入信號解調(diào)性能可能會嚴(yán)重惡化，導(dǎo)致誤碼率增加。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種輸出頻率范圍寬鎖頻速度快的數(shù)字鎖頻環(huán)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)主要采用數(shù)字邏輯單元實(shí)現(xiàn)，降低了結(jié)構(gòu)對電源抖動的敏感度，例如可編程分頻器、數(shù)字鑒頻器、數(shù)字濾波器、計數(shù)器、定時器以及數(shù)控振蕩器，基于上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行粗調(diào)環(huán)路和微調(diào)環(huán)路的鎖頻工作，避免了傳統(tǒng)鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)粗調(diào)過程中粗調(diào)時間長，粗調(diào)誤差大等缺陷，使得跳頻過程中環(huán)路能夠快速完成粗調(diào)過程，把數(shù)控振蕩器（DCO）頻率牽引進(jìn)入目標(biāo)頻率的允許粗調(diào)頻差范圍內(nèi)，然后切換到數(shù)字微調(diào)環(huán)路，基于微調(diào)算法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)頻率的精確鎖定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提一種輸出頻率范圍寬鎖頻速度快的高精度數(shù)字鎖頻環(huán)，該結(jié)構(gòu)采用晶體振蕩器提供高性能參考時鐘，通過數(shù)字控制邏輯快速實(shí)現(xiàn)鑒頻和濾波，基于LC諧振腔和多級門陣列電容實(shí)現(xiàn)寬范圍、高精度和低抖動的DCO單元，結(jié)合預(yù)分頻、后分頻、反饋分頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度調(diào)頻步進(jìn)，使得無線收發(fā)系統(tǒng)在精確的本振頻率條件下完成無線收發(fā)工作。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的解決方案為：一種輸出頻率范圍寬鎖頻速度快的高精度數(shù)字鎖頻環(huán)，其特征在于：包括晶體振蕩器（101）、預(yù)分頻器（102）、數(shù)字控制邏輯（103）、數(shù)控振蕩器（104）、后分頻器（105）和反饋分頻器（106）等模塊；

所述的數(shù)控振蕩器（DCO，104），其特征在于：包括LC諧振腔（1042）、粗調(diào)門控電容陣列（1041）、一級微調(diào)門控電容陣列（1043）和二級微調(diào)門控電容陣列（1044）等四個模塊；

數(shù)控振蕩器（104）門陣列電容控制碼和對應(yīng)有效容值一一對應(yīng)，即：

其中：

a₀~a_n1為粗調(diào)門陣列電容控制碼，取值為0或1，C₀~C_n1為帶不同權(quán)重的粗調(diào)門陣列電容單元的容值；