具有可变占空比的基准振荡器及其频率合成器和接收器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于电磁信号的发送器和/或接收器的基准振荡器(20)。基准振荡器(20)适于从由基准谐振器(22)提供的信号生成以预定义的占空比交替ON时间和OFF时间的改进的基准信号(50)。基准振荡器(20)还包括调节电路(30)，其适用于根据至少一个调节参数调节改进的基准信号(50)的占空比，所述调节参数取决于改进的基准信号(50)的至少一个谐波分量的等级，以便最小化改进的基准信号(50)的至少一个谐波分量。本发明专利技术还涉及包括根据本发明专利技术的基准振荡器(20)的频率合成器和射频信号接收器。

Reference oscillator with variable duty cycle and its frequency synthesizer and receiver

The invention relates to a reference oscillator (20) for a transmitter and / or a receiver of an electromagnetic signal. The reference oscillator (20) is adapted to generate an improved reference signal (50) alternating on time and off time at a predefined duty cycle from the signal provided by the reference resonator (22). The reference oscillator (20) also includes a regulating circuit (30) suitable for adjusting the duty cycle of the improved reference signal (50) according to at least one regulating parameter, which depends on the level of at least one harmonic component of the improved reference signal (50), so as to minimize at least one harmonic component of the improved reference signal (50). The invention also relates to a frequency synthesizer and a radio frequency signal receiver including a reference oscillator (20) according to the invention.

【技术实现步骤摘要】
具有可变占空比的基准振荡器及其频率合成器和接收器
本专利技术涉及基准振荡器领域，更确切地说，涉及该领域中的包括用于抑制或限制至少一个高次谐波的装置的基准振荡器。本专利技术可应用于例如接收射频信号、模拟-数字转换和频率合成的领域。
技术介绍
为了传送电磁信号，特别是射频信号，需要适当的接收器。传统的接收器如图1所示。信号接收器1包括用于接收电磁信号的天线12。天线12连接到适于放大由天线12接收的信号的低噪声放大器14(LNA)。LNA进一步连接到混合器16，该混合器16用于将放大和接收的信号与由频率匹配电路36提供的振荡信号80混合，该频率匹配电路36通常基于基准振荡器20。混合器16的输出端连接到用于对混合器16的中间信号40滤波的带通(或低通)滤波器18。在图1中，中间信号40的频谱表示为幅值或功率(p)随着频率(f)的变化。通常，基准振荡器20使用具有例如石英谐振器的基准谐振器22的信号发生器24，该基准谐振器22提供明确定义的且稳定的基准信号。例如，在石英谐振器的典型应用中，具有基准谐振器22的信号发生器24以26MHz的基准频率工作。通常，基准振荡器20提供基准信号，该基准信号用作用于频率匹配电路36的基础。在射频传输的情况下，通过使用具有以26MHz工作的石英基准谐振器22，信号接收器1可以例如在蓝牙范围内工作，因此在2.4GHz频带中工作。通过辐射和寄生耦合，基于基准谐振器22的振荡器20的频率的第93个、第94个和第95个高次谐波可以与由天线12捕获的有用RF信号的频率相一致，并且最终在带通(或低通)滤波器18的频带41中被转换。通常，通过信号50的高次谐波在输入12上的寄生耦合(图1中的虚线箭头)，基准信号的特定波形在中间信号中引入基准信号的有害且干扰的混叠(存在于滤波器18的频带41中)。这些谐波局部地在其特定频率上导致接收器灵敏度的降低。这些谐波的准确频率及其幅值直接取决于振荡信号的占空比，如果不受控制，则该占空比在统计上取决于包括振荡器的集成电路的生产(制造方法)和使用(温度、电压)条件，以及基准谐振器及其连接件(在其上形成包括谐振器的集成电路的PCB或卡，或组装等)的典型变化。因此，由滤波器接收的中间信号可能被来自基准谐振器的信号的高频谐波分量(通过期望的RF信号上的寄生耦合注入)严重破坏。当信号接收器在单个集成电路中实施时，该问题变得更加明显。由于基准(或时钟)信号的非常急剧的转换和逻辑电路的同步消耗峰值，这个问题在数字电路中甚至更加明显。专利申请EP2869483A1详细描述了该问题，并且提供了通过调节振荡器信号的占空比来去除这些谐波中的至少一个。根据上一个变化的影响的测量结果调节占空比的增量变化，从而逐步地执行调节，直到获得最小的扰动。该解决方案有意思的地方在于，因为它极大地降低甚至抑制了干扰接收器的输出信号40的谐波。然而，该解决方案需要在每次激活时设定时间。对于一些应用，该激活时间可能很长，或者乃至太长。
技术实现思路
本专利技术的目的是为专利申请EP2869483A1中所提供的解决方案提供替代的解决方案，该替代的解决方案在启动时不需要任何设定时间。为此，本专利技术提供了一种用于射频信号发送器和/或接收器的新的基准振荡器。基准振荡器适于从由基准谐振器提供的信号生成改进的基准信号，所述改进的基准信号以预定义的占空比交替ON(导通)时间和OFF(关断)时间。本专利技术的特征在于，基准振荡器包括调节电路，该调节电路适用于根据至少一个预定义的调节参数调节改进的基准信号的占空比，以便最小化改进的基准信号的至少一个谐波分量。因此，通过适当且确定地调节由根据本专利技术的基准振荡器产生的改进的基准信号的占空比，可以使由改进的基准信号的例如处于特定频率附近的某些谐波产生的干扰最小化。此外，由于特别是根据待被最小化的某个谐波或某些谐波的等级，通过预定参数调节占空比，而不是连续调节，所以一旦振荡器被激活就调节占空比。根据一个实施例，振荡器还可以包括用于产生初始基准信号的耦合到谐振器的基准发生器，调节电路耦合到基准发生器，以根据初始基准信号生成具有预定义的占空比的改进的基准信号。振荡器的调节电路可以包括用于使改进的基准信号在初始基准信号的一侧边沿上(ononeflankof)同步的电路。这使得可以克服可能在调节电路中出现的相位漂移。根据一种实施，接收器包括人/机接口，以用于使用户能够将占空比的至少一个调节参数提供给调节电路。因此，一旦激活基准振荡器就立即对占空比进行调节，并且可以在频率(必需使处于该频率附近的谐波最小化)发生变化的情况下实时调节占空比。本专利技术还提供了一种频率合成器，其包括如上所述的基准振荡器和用于从改进的基准信号产生高频振荡信号的频率匹配电路。通过调节基准振荡器调节电路的占空比，高频振荡信号提供了如下优点：一旦基准振荡器被激活，就能消除处于特定频率周围的谐波。根据一个实施例，频率匹配电路包括PLL环路，其用于接收处于频率fref的改进的基准信号并产生较高频率x·fref的振荡信号。本专利技术进一步提供一种信号接收器，包括：-天线，其用于接收电磁信号，-至少一个低噪声放大器，其用于放大由天线接收的信号，-至少一个如上所述的基准振荡器，或者至少一个也在上面描述过的频率合成器，其被布置为产生改进的基准信号或具有预定义的占空比的高频振荡信号，-混合器，其用于将经放大和接收的信号与改进的基准信号或高频振荡信号混合，以生成中间信号，-滤波器，其用于对中间信号进行滤波，基准振荡器，其包括调节电路，该调节电路适于根据所接收的电磁信号的频率调节占空比，以使改进的基准信号的、且存在于经滤波后的中间信号中的至少一个高次谐波分量的幅值最小化。因此，在根据本专利技术的接收器中，根据在天线上接收的信号的频率预定义改进的基准信号的占空比，以使在天线上接收的信号频率周围所存在的任何可能的谐波的影响最小化。并且一旦接收器被激活就设置最优占空比，并且在接收器的每次激活时不需要设定时间以具备优化的接收。附图说明下面将借助于通过非限制性示例给出的附图更详细地描述本专利技术，其中：图1示出了根据现有技术的信号接收器的示图，图2示出了根据本专利技术的接收器的示图，图3示出了根据本专利技术的产生具有受控占空比的改进的基准信号的基准振荡器的示图，以及图4示出了根据本专利技术的产生具有受控占空比的高频信号的频率合成器的示图。具体实施方式如前所述，本专利技术提供新的基准振荡器20。本专利技术还提供包括基准振荡器20的频率合成器70和信号接收器。图3详述了根据本专利技术的基准振荡器20，例如，MEMS或石英晶体振荡器。它包括锁定在基准谐振器22上的基准发生器24。谐振器22可以是MEMS谐振器、石英晶体谐振器或类似的谐振器。在专利申请EP2869483A1中也描述了谐振器22和基准发生器24的实施示例。信号发生器24提供恒定且稳定的基准频率fref的初始基准信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基准振荡器(20)，其用于电磁信号的发送器和/或接收器，所述基准振荡器(20)适于根据由基准谐振器(22)提供的信号生成改进的基准信号(50)，所述改进的基准信号(50)以预定义的占空比交替ON时间和OFF时间，其特征在于，所述基准振荡器(20)还包括调节电路(30)，所述调节电路(30)适于根据至少一个调节参数调节所述改进的基准信号(50)的占空比，以使所述改进的基准信号(50)的被寄生地注入到电磁信号频谱中的至少一个高次谐波分量最小化。/n

【技术特征摘要】
20180524 EP 18174100.01.一种基准振荡器(20)，其用于电磁信号的发送器和/或接收器，所述基准振荡器(20)适于根据由基准谐振器(22)提供的信号生成改进的基准信号(50)，所述改进的基准信号(50)以预定义的占空比交替ON时间和OFF时间，其特征在于，所述基准振荡器(20)还包括调节电路(30)，所述调节电路(30)适于根据至少一个调节参数调节所述改进的基准信号(50)的占空比，以使所述改进的基准信号(50)的被寄生地注入到电磁信号频谱中的至少一个高次谐波分量最小化。


2.根据权利要求1所述的基准振荡器(20)，还包括用于产生初始基准信号(26)的耦合到所述谐振器(22)的基准发生器(24)，所述调节电路耦合到所述基准发生器(24)，以用于根据所述初始基准信号(26)生成具有预定义的占空比的改进的基准信号(50)。


3.根据权利要求2所述的基准振荡器(20)，其中生成所述改进的基准信号(50)的所述调节电路包括：
-锁相环或PLL环路(31)，其连接到所述基准发生器(24)并且适于产生频率是所述初始基准信号(26)的频率fref的n倍的信号，
-连接到所述PLL环路的计数器(32)，以用于对由所述PLL环路产生的信号的脉冲进行计数，
-比较器(33)，其用于将计数得出的脉冲数与预定义值m进行比较，并且如果所述计数得出的脉冲数小于所述预定义值m，则产生ON信号，否则产生OFF信号，以及
-脉冲发生器(34)，其连接到所述基准发生器并且被布置为产生与所述初始基准信号具有相同频率的初始化信号，所述初始化信号被施加到所述计数器的初始化输入端。


4.根据权利要求2所述的基准振荡器(20)，其中所述调节电路还包括用于使所述改进的基准信号(50)在所述初始基准信号(26)的一侧上同步的电路。


5.根据权利要求4结合权利要求3所述的基准振荡器(20)，其中所述同步电路包括RS触发器，所述RS触发器的SET输入端连接到所述脉冲发生器，并且所述RS触发器的RESET输入端连接到所述比较器的输出端，在所述触发器的输出端处能够得到经同步后的振荡信号(50)。


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【专利技术属性】
技术研发人员：A·卡萨格兰德，
申请(专利权)人：斯沃奇集团研究和开发有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH