[實(shí)用新型]一種快速自動(dòng)頻率校準(zhǔn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202021092257.1
• 申請(qǐng)日: 2020-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN212231425U
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡昂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 連云港坤芯微電子科技有限公司
• 主分類號(hào): H03L7/099
• 分類號(hào): H03L7/099;H03L7/14;H03L7/087
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本實(shí)用新型公開了一種快速自動(dòng)頻率校準(zhǔn)裝置，采用整數(shù)周期計(jì)算單元和小數(shù)周期計(jì)算單元分別對(duì)參考頻率信號(hào)周期內(nèi)VCO頻率信號(hào)的整數(shù)周期個(gè)數(shù)和小數(shù)周期個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，其中通過反相延遲采樣電路對(duì)VCO頻率信號(hào)進(jìn)行多次反相延遲處理，參考頻率信號(hào)對(duì)反相延遲信號(hào)進(jìn)行采樣，基于采樣信號(hào)計(jì)算參考頻率信號(hào)與其后面鄰近的VCO頻率信號(hào)上升沿之間的差值，并基于所述差值確定參考頻率信號(hào)周期內(nèi)VCO頻率信號(hào)的小數(shù)周期個(gè)數(shù)；整數(shù)周期個(gè)數(shù)和小數(shù)周期個(gè)數(shù)相加，能夠快速且準(zhǔn)確地獲取參考頻率信號(hào)周期內(nèi)VCO頻率信號(hào)的完整周期個(gè)數(shù)，進(jìn)一步生成控制邏輯字控制校準(zhǔn)壓控振蕩器的輸出頻率。有效地降低了校準(zhǔn)時(shí)間，能夠滿足高性能快速頻率校準(zhǔn)系統(tǒng)的應(yīng)用要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種快速自動(dòng)頻率校準(zhǔn)裝置。

背景技術(shù)

頻率合成器(FS，F(xiàn)requency Synthesizer)是現(xiàn)代無線收發(fā)器中一個(gè)非常重要的模塊，如圖1A所示為FS的基本結(jié)構(gòu)示意圖，包括鎖相環(huán)(PLL，Phase Locked Loop)結(jié)構(gòu)1、電容陣列2和頻率校準(zhǔn)模塊3，PLL結(jié)構(gòu)1主要由鑒頻鑒相器PFD(Phase Frequency Detector)11、電荷泵CP(Charge Pump)12、環(huán)路濾波器LPF(Low Pass Filter)13、分頻器(Divider)14和壓控振蕩器VCO(Voltage Controlled Oscillator)15組成。

為了保證電源電壓溫度(PVT，Power Voltage Temperature)變化時(shí)具有較強(qiáng)的魯棒性，通常要求FS輸出較寬的頻率范圍，這就意味著片上VCO需具有較寬的調(diào)諧范圍。而VCO的寬帶調(diào)諧范圍一般是通過固定電感調(diào)整電容陣列2得到，比如采用2進(jìn)制權(quán)重形式的電容陣列，通過調(diào)整接入的電容大小獲得寬帶調(diào)諧范圍。這樣，VCO的調(diào)諧特性曲線就會(huì)有多條子帶。

在快速跳頻通信系統(tǒng)中，如軍事雷達(dá)，F(xiàn)S切換頻率時(shí)，需要快速的找到合適的子帶以滿足通信系統(tǒng)的鎖定時(shí)間要求。同時(shí)，VCO子帶之間一般會(huì)有一定比例的交疊，而由于VCO調(diào)諧增益及CP輸出電壓的非線性，當(dāng)FS鎖定在VCO子帶二端時(shí)相位噪聲一般較差，因此最好是將FS鎖定在子帶中間位置。為了快速準(zhǔn)確的選擇合適的子帶，就需要用到自動(dòng)頻率校準(zhǔn)(AFC，Automatic Frequency Calibration)電路。現(xiàn)有的頻率校準(zhǔn)方案一般可以分為兩種，一種是基于控制電壓的閉環(huán)校準(zhǔn)方案，另一種是基于計(jì)數(shù)形式的開環(huán)校準(zhǔn)方案。

基于控制電壓的閉環(huán)校準(zhǔn)方案，采用如圖1B所示的電路結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置VCO的控制字，在閉環(huán)狀態(tài)下判斷VCO控制電壓是否落入設(shè)定的范圍來確定所設(shè)置的VCO控制字是否合適。該方案由于工作在閉環(huán)模式下，因此每次環(huán)路鎖定需要較長(zhǎng)時(shí)間，這個(gè)時(shí)間根據(jù)環(huán)路帶寬而定，通常是幾十us甚至上百us，如果VCO子帶很多，那么整個(gè)AFC的校準(zhǔn)時(shí)間將會(huì)很長(zhǎng)，可能達(dá)到ms級(jí)別，這在快速跳頻系統(tǒng)中是不可接受的。

基于計(jì)數(shù)形式的開環(huán)校準(zhǔn)方案，采用如圖1C所示的電路結(jié)構(gòu)，在一個(gè)固定的時(shí)間窗口中對(duì)參考頻率信號(hào)F_REF和VCO的輸出頻率信號(hào)F_VCO同時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，根據(jù)計(jì)數(shù)的結(jié)果來判斷當(dāng)前VCO的輸出頻率，從而對(duì)VCO輸出頻帶進(jìn)行調(diào)整。該方案在進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)是基于開環(huán)結(jié)構(gòu)，因此穩(wěn)定時(shí)間較快?，F(xiàn)在FS中一般都采用這種方法。但是由于計(jì)數(shù)器只能計(jì)算整數(shù)個(gè)周期，而VCO頻帶間有時(shí)候頻率間隔很小，所對(duì)應(yīng)的整數(shù)分頻比相差可能小于1，因此為了正確區(qū)分子帶，只能通過增加計(jì)數(shù)窗口的時(shí)間來保證準(zhǔn)確性，需要在一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)，這樣就增加了AFC的校準(zhǔn)時(shí)間，在快速跳頻系統(tǒng)中也是難以接受的。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中自動(dòng)頻率校準(zhǔn)方案校準(zhǔn)時(shí)間長(zhǎng)(幾十上百微秒)，無法滿足高性能快速校準(zhǔn)系統(tǒng)的應(yīng)用要求的技術(shù)問題，提供了一種新的技術(shù)來提高頻率校準(zhǔn)速度，降低校準(zhǔn)時(shí)間。

本實(shí)用新型提供了一種快速自動(dòng)頻率校準(zhǔn)裝置，包括：