用于具有低噪声的经温度补偿的振荡器的系统和方法技术方案

本公开的各个实施例公开了一种用于具有低噪声的经温度补偿的振荡器的系统和方法。一种压控振荡器装置，该装置包括压控振荡器和旁路部件。该压控振荡器具有输出和调谐端口。该输出以操作频率提供输出信号。该调谐端口被配置为根据所施加的电压选择操作频率。该压控振荡器具有活动部分和非活动部分。在活动部分期间，该输出信号为非零数值。该旁路部件被配置为在该压控振荡器的活动部分期间旁路补偿信号施加于该调谐端口。该旁路补偿信号对该压控振荡器的振荡器温度进行补偿。

【技术实现步骤摘要】

本公开总体涉及振荡器，具体涉及用于具有低噪声的温度补偿振荡器的系统和方法。
技术介绍
诸如RF信号振荡器之类的信号振荡器得到广泛应用。例如，上述应用包括信号处理、数据通信、电路装置测试、目标检测等。关键特性在于该信号振荡器生成具有稳定振荡频率的振荡信号。否则，处理误差、通信误差、目标检测等，可能无法得到适当的处理。对振荡信号有影响的一种环境条件是温度。温度的变化导致振荡频率出现所不期望出现的变化。该变化被称作温度漂移。一种对压控振荡器(VCO)中的温度漂移进行补偿的技术是使用锁相环(PLL)。这种技术能够对温度漂移进行补偿，然而向电路添加PLL增加了复杂度和成本。一种用于VCO的频率稳定化的可替换方案是使用具有适当温度系数的高Q(电介质)共振器。然而，利用激光进行频率居中(frequency centering)的成本和工作量很高。需要在没有额外的高成本部件的情况下和缓或应对温度漂移的技术。
技术实现思路
在一个实施例中，本公开提供了一种压控振荡器装置，包括：压控振荡器，其具有输出和调谐端口，其中该输出以操作频率提供输出信号，该调谐端口被配置为根据所施加的电压来选择该操作频率，并且该压控振荡器具有活动部分和非活动部分；以及旁路部件，其被配置为在该压控振荡器的活动部分期间向该调谐端口施加旁路补偿
信号，其中该旁路补偿信号对该压控振荡器的振荡器温度进行补偿。在又一实施例中，本公开提供了一种具有低的温度系数的传感器装置，包括：混频器路径，被配置为接收输入信号并且根据该输入信号生成经混频的信号；压控振荡器，被配置为基于振荡器输入电压生成振荡器输出；放大器路径，被配置为根据该振荡器输出生成输出信号；旁路部件，被配置为在该压控振荡器的活动部分期间向该振荡器输入电压施加旁路补偿信号；与环境温度成正比的(PTAT)部件，被配置为在该压控振荡器的非活动部分期间生成PTAT补偿并且采用该PTAT补偿将该旁路部件充电。在另一实施例中，本公开提供了一种操作具有低的温度系数的振荡器的方法，包括：根据操作频率向该振荡器的输入施加调谐电压；确定温度补偿系数；基于当前温度和该温度补偿系数确定和生成PTAT补偿；在非活动部分期间通过该PTAT补偿将旁路部件充电；以及通过该旁路部件施加旁路补偿信号以针对该振荡器的温度变化进行补偿。附图说明图1是图示了使用旁路补偿信号的压控振荡器装置的框图。图2是图示了温度补偿装置的框图。图3是图示了PTAT部件采用反相供电电压的VCO装置的示图。图4是示出了VCO装置和各种电源电压的操作的时序图。图5是图示了使用旁路补偿信号的生成RF信号的装置的RF收发器的框图。图6是图示了操作具有低的温度系数或零温度系数的压控振荡器的方法的流程图。具体实施方式现在将参考附图对本专利技术进行描述，其中通篇使用同样的附图标
记来指代同样的要素，并且其中所图示的结构和设备并非必然依比例绘制。RF信号振荡器被用于包括但并不局限于通信系统、运动感应、雷达系统等的应用。典型的RF振荡器是压控振荡器(VCO)。对于非锁定RF信号振荡器的一个要求是，其具有低的或接近零的温度依赖性。通常的VCO具有温度依赖性，并且其操作频率根据温度变化而发生变化或漂移。该效应被称作温度漂移。操作频率的变化能够由温度系数来表示。经常地，VCO的温度系数是负数，这是因为在温度升高时VCO晶体管的速度下降。VCO的调谐特性经常是正的，这意味着随着调谐电压的升高，其操作频率单调地增加。补偿信号能够被用于，通过向VCO的调谐输入施加该补偿信号，来使VCO的温度系数和温度驱动和缓。该补偿信号由部件所生成，并且具有(在该特定示例情形中)与环境温度成正比的(PTAT)特性。该补偿信号通常具有一定量的噪声。因此，施加该补偿信号，会引入不期望的对VCO的频率调制，从而在该VCO所生成的振荡信号中形成相位噪声。在连续波操作模式中，能够通过使用具有诸如低于1kHz的低的截止频率的低通滤波器，来尝试去除在补偿信号中的噪声。然而，可能无法应用该低通滤波器，并且/或者应用该低通滤波器可能不能从补偿信号去除大量的噪声。而且，在(快速)脉冲操作模式中，可能无法应用具有低截止频率的低通滤波。另一种应对温度依赖性的方法是，使用锁相环(PLL)来稳定VCO的操作频率。PLL能够被用来将VCO锁定至石英稳定的独立的基准频率。可替代地，能够使用微处理器来测量VCO的操作频率，并且对VCO进行调整，以校正VCO的操作频率。以上方法要求VCO自身之外的大量额外工作，这使得材料清单增加、管芯面积消耗增加以及更高的功耗。以下所描述的系统、装置、方法等，仅利用了在VCO的非活动部分期间施加/生成的旁路补偿信号。从而，来自旁路补偿信号的噪声
的影响被和缓。图1是图示了使用旁路补偿信号的压控振荡器装置100的框图。装置100生成输出信号，该输出信号具有低的温度系数或零温度系数的、稳定的操作频率。装置100包括压控振荡器(VCO)102和旁路部件108。VCO 102以简化形式示出，并且包括调谐端口104和输出106。调谐电压被施加于调谐端口104，以选择性地配置VCO操作频率。该调谐电压或特性通常、但非必然地，为正，因为所施加的调谐电压越高所导致的操作频率就越高。输出106提供在由该调谐电压所指定的VCO操作频率下的振荡器输出信号112。输出信号112具有基本上稳定的操作频率，并且随着温度变化基本上不发生漂移。VCO 102的输出信号112通常被生成为，具有使功耗和缓的占空比。在一个实施例中，输出信号112被生成为具有1:1000量级的占空比，其中VCO 102在1毫秒期间是活动的，而在999毫秒内是非活动的。在活动部分期间，该输出信号为高；而在非活动部分期间，该输出信号为低。在非活动部分期间消耗的功率更少，从而能够通过选择适当占空比来降低DC功耗。在VCO 102的活动部分期间，由旁路部件108向VCO调谐端口104施加旁路补偿信号110。在VCO 102的活动部分期间，旁路部件108是非活动的，而是由被充电的旁路电容器向VCO调谐端口104提供调谐信号。通常，旁路部件108包括电容器，并且具有大的电容，这使得其电压在活动VCO周期期间基本上保持恒定。旁路补偿信号110以电压的形式被施加。该信号仅在VCO的非活动部分期间被生成，并且被旁路部件108所接收和存储。针对VCO 102，旁路补偿信号110提供温度补偿，使温度漂移和缓并且使温度系数和缓。此外，由于在VCO的活动部分期间，部件110并不被充电；因此在活动部分期间，在生成该信号时所产生的噪声并不被进一步送至VCO调谐端口104。在一个示例中，旁路部件108包括一个或多个电容器。该一个或
多个电容器可以串联地和/或并联地配置。由于活动部分的持续时间短，所以仅需要相对较小的电容。如以上所描述的，通过将旁路补偿信号110施加于调谐端口104，使温度系数(TC)和缓。该温度系数借由根据温度变化的频率变化来定义。 T C = d f d T ]]>TC通常是取决于VCO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压控振荡器装置，包括：压控振荡器，其具有输出和调谐端口，其中所述输出以操作频率提供输出信号，所述调谐端口被配置为根据所施加的电压来选择所述操作频率，并且所述压控振荡器具有活动部分和非活动部分；以及旁路部件，其被配置为在所述活动部分期间将旁路补偿信号施加于所述调谐端口，其中所述旁路补偿信号对所述压控振荡器的振荡器温度进行补偿。

【技术特征摘要】
2015.04.30 US 14/700,7391.一种压控振荡器装置，包括：压控振荡器，其具有输出和调谐端口，其中所述输出以操作频率提供输出信号，所述调谐端口被配置为根据所施加的电压来选择所述操作频率，并且所述压控振荡器具有活动部分和非活动部分；以及旁路部件，其被配置为在所述活动部分期间将旁路补偿信号施加于所述调谐端口，其中所述旁路补偿信号对所述压控振荡器的振荡器温度进行补偿。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述旁路部件是无源部件。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述旁路部件仅在所述压控振荡器的非活动部分期间被充电。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述压控振荡器具有被选择的占空比以使功耗和缓，并且所述活动部分短于所述非活动部分。5.根据权利要求1所述的装置，进一步包括与环境温度成正比的(PTAT)部件，所述PTAT部件被配置为仅在所述压控振荡器的非活动部分期间生成PTAT补偿并且将所述PTAT补偿提供至所述旁路部件。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述PTAT部件在所述压控振荡器的活动部分期间是非活动的。7.根据权利要求5所述的装置，其中所述PTAT部件针对所述压控振荡器确定温度补偿系数。8.根据权利要求5所述的装置，其中所述PTAT部件被配置为根据所述振荡器温度而生成所述PTAT补偿。9.根据权利要求5所述的装置，其中所述PTAT部件通过被施加于所述PTAT部件的使能端子的无效/使能信号而在所述压控振荡器的活动部分期间被无效。10.根据权利要求5所述的装置，其中所述压控振荡器由振荡器供电电压进行供电。11.根据权利要求5所述的装置，进一步包括反相器以将振荡器供电电压反相为用于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·P·弗斯特纳，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE