具有降低的分数切换噪声的分数N型频率合成器制造技术

本发明专利技术提供了一种具有降低的分数切换噪声和干扰信号的分数N型频率合成器。该合成器包括用于提供输出信号的压控振荡器。分数N型分频器响应于压控振荡器以提供具有分数切换噪声的分频的输出信号。带通滤波器响应于分数N型分频器以降低导致干扰信号的非线性以及分数切换噪声。相位检测器响应于参考信号和带通滤波器以提供表示在参考信号与来自带通滤波器的信号之间的相位差的控制信号。环路滤波器响应于相位检测器以过滤用于控制压控振荡器的控制信号，该环路滤波器的输出具有降低的分数切换噪声和干扰信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有降低的分数切换噪声的分数N型频率合成器相关申请本申请基于35U.S.C.的§§119、120、363、365以及37C.F.R.的§1.55和§1.78要求于2009年4月10日提交的美国临时申请系列号61/212,398的权益和优先权，该临时申请通过引用，包含于此。
本专利技术涉及分数N型合成器。
技术介绍
频率合成器几乎使用于所有无线器件中，以产生无线器件用于工作的基频。一种类型的频率合成器是分数合成器。许多用于分数合成器的方法都已经被研发出来。在美国专利No.4,965,531中公开了传统的分数N型合成器。4,965,531号专利的分数N型合成器(fractional-Nsynthesizer)包括相位频率检测器(PFD)、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器(VCO)、参考源、分数分频器(fractionaldivider)和∑-Δ调制器(sigmadeltamodulator)。∑-Δ调制器生成控制分频器的整数序列，并且，通常产生到PFD的VCO输出信号的分数分频。典型的分数N型合成器(例如，4,965,531号专利的合成器)的问题在于调制器产生高能量的分数切换噪声(fractionalswitchingnoise)，其中该分数切换噪声在给相位检测器提供的参考频率的二分之一速率(rate)处达到峰值。如果分频器、相位检测器和电荷泵是理想的，则采样过程中的重叠在PFD采样率下将不重叠回到所期望的信号上，并且没有引起问题。大的分数噪声分量在零附近不重叠到所期望的信号之上。但是，如果在分数分频器(fractionaldivider)、相位检测器或电荷泵中存在非线性，则分数噪声的谐波含量在PFD采样率可以扩展至信号区之内并且重叠到相位检测器和电荷泵的输出的通带之内。这是分数N型合成器的主要问题并且是分数N型合成器比整数N型合成器具有更高的噪声的根本原因。在分数N型合成器中的相位检测器或电荷泵的任何非线性将增加合成器的噪声基底。已知，相位检测器较快的比较速率将产生较低噪声的整数合成器，但是在分数合成器中较快的比较率是有问题的，因为比较速度的提高会给相位检测器的线性施加压力。还已知，较大的电荷泵器件会降低相位检测器的热噪声成分和1/f噪声成分，但是较大的器件在时间上难以快速切换并且在分数合成器中存在线性问题。还已知，在分数分频器中的非预期的延迟调制能够导致不需要的噪声和干扰(spurious)。虽然这通常通过对分数分频器输出的前沿重新定时使之对于全部的分频器设置都与所输入的VCO相位完全同步来解决，但是基础信号可能还要受到调幅(AM)。有许多专利试图解决与分数合成器的干扰和相位噪声的问题相关的各种问题。美国专利No.6,515,525试图以复杂的误差校正技术来解决问题。美国专利No.5,055,800公开了一种分数N型合成器，其在反馈环路中使用复杂的乘法器M来使分数值增加至N/M。5,055,800号专利的合成器以带通滤波器来过滤乘法器的输出，但是忽视了乘法器自身不合期望地产生非线性，这可能导致分数调制谱的谐波落入在所期望的信号附近的低噪声区内。全部这些参考文献均通过引用，包含于此。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，本专利技术提供了一种改进的分数N型频率合成器，某一特定的版本的该频率合成器比现有技术更有效地降低了分数切换噪声和干扰信号。本专利技术起因于以下现实情况：改进的分数N型频率合成器能够通过包括为分频器输出的值提供同步的前沿和后沿的分数分频器来降低分数切换噪声和干扰信号。本专利技术还起因于以下现实情况：改进的分数N型频率合成器能够通过包括为分频器输出信号的全部值提供同步的前沿和后沿的分数分频器来降低分数切换噪声和干扰信号。本专利技术的特征在于具有降低的分数切换噪声和干扰信号的分数N型频率合成器，该合成器包括用于提供输出信号的压控振荡器。分数N型分频器响应于压控振荡器以提供具有分数切换噪声的分频的输出信号。带通滤波器响应于分数N型分频器以降低导致干扰信号的非线性以及分数切换噪声。相位检测器响应于参考信号和带通滤波器以提供表示在参考信号与来自带通滤波器的信号之间的相位差的控制信号。环路滤波器响应于相位检测器以过滤用于控制压控振荡器的控制信号，该环路滤波器的输出具有降低的分数切换噪声和干扰信号。在一种实施例中，合成器可以包括响应于相位检测器而给环路滤波器提供输出信号的电荷泵。分数N型分频器可以包括分频器以及用于生成用于控制分频器的整数序列的调制器。调制器可以是∑-Δ调制器。环路滤波器可以是低通滤波器。分频器可以与带通滤波器及相位检测器一起集成于硅集成电路之上。分频器、带通滤波器和相位检测器可以各自包括彼此分离的单独电源。带通滤波器可以是可编程的以允许用户选择参考频率。带通滤波器可以是低噪声有源滤波器。带通滤波器可以是包括一个或多个开关的无源滤波器。带通滤波器可以包括变量跟踪滤波器(variabletrackingfilter)。合成器可以包括耦接于带通滤波器和相位检测器之间的正弦波-方波转换电路。带通滤波器的中心频率可以近似位于参考信号的频率处。本专利技术的特征还在于具有降低的分数切换噪声和干扰信号的分数N型频率合成器，该合成器包括用于提供输出信号的压控振荡器。分数N型分频器可以包括响应于压控振荡器的分频器以及用于生成用于控制分频器的整数序列的调制器，分数N型分频器提供具有分数切换噪声的分频的输出信号。带通滤波器响应于分频器以降低导致干扰信号的非线性以及分数切换噪声。相位检测器响应于参考信号和带通滤波器以提供表示在参考信号与来自带通滤波器的信号之间的相位差的控制信号。电荷泵响应于相位检测器以给环路滤波器提供控制信号。环路滤波器响应于相位检测器以过滤用于控制压控振荡器的控制信号，环路滤波器的输出具有降低的分数切换噪声和干扰信号。在一种实施例中，调制器可以是∑-Δ调制器。本专利技术的特征还在于具有降低的分数切换噪声和干扰信号的分数N型频率合成器，该合成器包括用于提供输出信号的压控振荡器。分数N型分频器响应于压控振荡器以提供包括同步的前沿和后沿的分频的输出信号，该分频的输出信号具有分数切换噪声。带通滤波器响应于分数N型分频器以降低导致干扰信号的非线性以及分数切换噪声。相位检测器响应于参考信号和带通滤波器以提供表示在参考信号与来自带通滤波器的信号之间的相位差的控制信号。环路滤波器响应于相位检测器以过滤用于控制压控振荡器的控制信号，环路滤波器的输出具有降低的分数切换噪声和干扰信号。在一种实施例中，分数N型分频器的分频的输出信号可以包括模量延迟调制的去除。针对分数N型分频器的每个分频比，可以使分数N型分频器的分频的输出信号与预定数量的压控振荡器周期同步。电荷泵可以响应于相位检测器以给环路滤波器提供输出信号。电荷泵可以响应于相位检测器以给环路滤波器提供输出信号。分数N型分频器可以包括分频器以及用于生成用于控制分频器的整数序列的调制器。调制器可以是∑-Δ调制器。环路滤波器可以是低通滤波器。分频器可以与带通滤波器及相位检测器一起集成于硅集成电路之上。分频器、带通滤波器和相位检测器可以各自包括彼此分离的单独电源。带通滤波器可以是可编程的以允许用户选择参考频率。带通滤波器可以是低噪声有源滤波器。带通滤波器可以是包括一个或多个开关的无源滤波器。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.04.10 US 61/212,3981.一种具有降低的分数切换噪声和干扰信号的分数N型频率合成器，所述合成器包括：压控振荡器，用于提供输出信号；分数N型分频器，响应于所述压控振荡器以提供具有分数切换噪声的分频的输出信号；带通滤波器，具有近似位于参考信号的频率处的中心频率，并且响应于所述分数N型分频器以降低导致干扰信号的所述分数N型分频器的非线性以及所述分数切换噪声；相位检测器，响应于所述参考信号和所述带通滤波器以提供表示在所述参考信号与来自所述带通滤波器的信号之间的相位差的控制信号；以及环路滤波器，响应于所述相位检测器以过滤用于控制所述压控振荡器的控制信号，所述环路滤波器的输出具有降低的分数切换噪声和干扰信号，其中不使带通滤波器变窄到不必要地使正常的锁相环路反馈变形的程度。2.根据权利要求1所述的合成器，还包括响应于所述相位检测器以给所述环路滤波器提供输出信号的电荷泵。3.根据权利要求1所述的合成器，其中所述分数N型分频器包括分频器以及用于生成用来控制所述分频器的整数序列的调制器。4.根据权利要求3所述的合成器，其中所述调制器是∑-Δ调制器。5.根据权利要求1所述的合成器，其中所述环路滤波器是低通滤波器。6.根据权利要求1所述的合成器，其中所述分频器与所述带通滤波器及所述相位检测器一起集成于硅集成电路上。7.根据权利要求6所述的合成器，其中所述分频器、所述带通滤波器和所述相位检测器各自包括彼此分离的单独电源。8.根据权利要求1所述的合成器，其中所述带通滤波器是可编程的以允许用户选择参考频率。9.根据权利要求8所述的合成器，其中所述带通滤波器是低噪声有源滤波器。10.根据权利要求8所述的合成器，其中所述带通滤波器是包括一个或多个开关的无源滤波器。11.根据权利要求8所述的合成器，其中所述带通滤波器包括变量跟踪滤波器。12.根据权利要求1所述的合成器，还包括耦接于所述带通滤波器和所述相位检测器之间的正弦波-方波转换电路。13.一种具有降低的分数切换噪声和干扰信号的分数N型频率合成器，所述合成器包括：压控振荡器，用于提供输出信号；分数N型分频器，其包括响应于所述压控振荡器的分频器以及用于生成用来控制所述分频器的整数序列的调制器，所述分数N型分频器提供具有分数切换噪声的分频的输出信号；带通滤波器，具有近似位于参考信号的频率处的中心频率，并且响应于所述分频器以降低导致干扰信号的所述分数N型分频器的非线性以及所述分数切换噪声；相位检测器，响应于所述参考信号和所述带通滤波器以提供表示在所述参考信号与来自所述带通滤波器的信号之间的相位差的控制信号；电荷泵，响应于所述相位检测器以给...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·M·克劳蒂尔，K·希赫，
申请(专利权)人：赫梯特微波公司，
类型：发明
国别省市：