一种相噪抵消高带宽单点调制小数锁相环架构制造技术

本发明专利技术公开了一种相噪抵消高带宽单点调制小数锁相环架构，克服传统锁相环中调制器量化噪声恶化锁相环带内噪声的问题，进而拓展锁相环环路带宽，使锁相环可以应用于以VCO为调制源的单点调制。本发明专利技术在分频器(DIV)和鉴频鉴相器(PFD)之间插入一级时间数字转换器(DTC)，计算ΔΣ调制器输出与目标小数分频比的差值，通过运算量化为数字码，控制DTC对分频信号延时，有效抵消ΔΣ调制器的抖动，即克服传统锁相环中调制器的量化噪声恶化锁相环带内噪声的问题。本发明专利技术可用于拓展锁相环环路带宽，具有良好的应用价值。具有良好的应用价值。具有良好的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种相噪抵消高带宽单点调制小数锁相环架构


[0001]本专利技术属于数模混合电路领域，尤其涉及一种相噪抵消高带宽单点调制小数锁相环架构。

技术介绍

[0002]随着通信技术的发展，对降低芯片功耗以及减小芯片面积要求越来越高，传统的射频发射机是线性结构发射机，对电路的线性度要求较高，而且对I，Q两路正交信号的质量要求也较高，电路模块功耗也较大。此外对于宽带信号，由于传统发射机的带宽受限，不适用于现在的高调制速率要求。因此以VCO为调制源进行单点直接调制的需求也在逐渐加强，传统锁相环考虑到稳定性和滤除调制器量化噪声将带宽设置在100KHz左右，而信号码率一般在远大于此截止频率，使传统锁相环在单点调制的应用受到了极大限制。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的在于提供一种相噪抵消高带宽单点调制小数锁相环架构，以解决传统小数锁相环结构中Δ∑调制器输出的dsm控制码抖动引起的量化噪声(Quantization Noise)输出到锁相环f
out
、限制了锁相环环路带宽的的技术问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的具体技术方案如下：
[0005]一种相噪抵消高带宽单点调制小数锁相环架构，包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器、分频器、Δ∑调制器、数字时间转换器、数字时间转换器数字码计算模块；
[0006]所述的鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器、分频器、数字时间转换器依次连接；
[0007]晶振信号f
ref
作为锁相环输入，压控振荡器输出振荡频率f
out
作为锁相环输出；振荡频率f
out
输入至分频器，分频器产生分频信号f
div
，分频信号f
div
输出到数字时间转换器时钟信号输入端与Δ∑调制器时钟信号输入端；Δ∑调制器输出控制码dsm到分频器的分频信号控制端和数字时间转换器数字码计算模块，数字时间转换器数字码计算模块输出量化控制码dtc_code到数字时间转换器的控制端；目标小数分频比N.frac输入数字时间转换器数字码计算模块与Δ∑调制器的控制端。
[0008]进一步的，所述的环路滤波器为二阶无源低通滤波器。
[0009]进一步的，所述的Δ∑调制器(18)为三阶级联噪声整型结构。
[0010]一种相噪抵消高带宽单点调制小数锁相环架构的工作方法，Δ∑调制器的输出控制码dsm和预设的目标小数分频比N.frac输入数字时间转换器数字码计算模块，量化为量化控制码dtc_code输入到数字时间转换器，控制数字时间转换器对分频信号f
div
延时延迟Δt产生输出信号f
del
，得到抵消Δ∑调制器的抖动。
[0011]进一步的，所述的数字时间转换器将分频器的输出分频信号f
div
根据控制码dsm和目标小数分频比N.frac做差量化得到的量化控制码dtc_code延迟Δt产生输出信号f
del
，具
体关系如下：
[0012]Δt＝(Offset
‑
∑(dsm
‑
N.frac))/F
vco
[0013]其中，Offset为延迟偏移量，F
vco
为控振荡器当前频率。
[0014]本专利技术的一种相噪抵消高带宽单点调制小数锁相环架构，具有以下优点：
[0015]本专利技术通过在分频器(Divider)后增加一级数字时间转化器(Digital Time Convertor，DTC)，数字时间转化器将分频器的输出分频信号f
div
根据控制码dsm和目标小数分频比N.frac做差量化得到的量化控制码dtc_code延迟Δt产生输出信号f
del
，有效抵消控制码dsm跳变产生的量化噪声，即消除对锁相环带宽的限制，使此锁相环架构可以应用于以VCO为调制源的单点调制。
附图说明
[0016]图1为本专利技术中带有相位噪声抵消技术的高带宽小数锁相环架构示意图；
[0017]图2为本专利技术的DTC数字码计算模块结构示意图；
[0018]图3(a)为传统锁相环锁定过程中Vtune(VCO调谐电压)的波形图(1MHz带宽)；
[0019]图3(b)为本专利技术的频率综合器锁定过程中Vtune(VCO调谐电压)的波形图(1MHz带宽)；
[0020]图4(a)为本专利技术以1MHz码率直接调制分频比情况下Vtune的锁定情况；
[0021]图4(b)为本专利技术输入的调制信号波形；
[0022]图中标记说明：10、高带宽小数锁相环；11、鉴频鉴相器；12、电荷泵；13、环路滤波器；14、压控振荡器；15、分频器；16、DTC数字码计算模块；17、数字时间转换器；18、Δ∑调制器；161、加法器；162、累加器；163、加法器；164、乘法器。
具体实施方式
[0023]为了更好地了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术一种相噪抵消高带宽单点调制小数锁相环架构做进一步详细的描述。
[0024]本实例提供一种带有相位噪声抵消技术的高带宽小数锁相环10，其结构如图1所示，包括鉴频鉴相器11(Phase Frequency Detector，PFD)、电荷泵12(Charge Pump，CP)、环路滤波器13(Low Pass Filter，LPF)、压控振荡器14(Voltage Controlled Oscillator，VCO)、分频器15(DIV)、Δ∑调制器18(Delta_Sigma Modulator，DSM)、数字时间转换器17(Digital Time Convertor，DTC)、数字时间转换器数字码计算模块16(DTC_CAL)；晶振信号f
ref
作为锁相环输入鉴频鉴相器11，鉴频鉴相器11输出相位差信号连接到电荷泵12的输入端转化为电流信号，电荷泵12输出电流信号连接到环路滤波器13转换为电压信号，控制压控振荡器14的振荡频率f
out
，振荡频率f
out
输入至分频器15，分频器15产生的分频信号f
div
，输出到数字时间转换器17时钟信号输入端与Δ∑调制器18时钟信号输入端；Δ∑调制器18输出控制码dsm到分频器15的分频信号控制端和数字时间转换器数字码计算模块16，数字时间转换器数字码计算模块16输出量化控制码dtc_code到数字时间转换器17的控制端；目标小数分频比N.frac输入数字时间转换器数字码计算模块16与Δ∑调制器18的控制端。
[0025]所述环路滤波器13为二阶无源低通滤波器。所述的Δ∑调制器18为三阶MASH(级联噪声整形结构)结构。
[0026]在上述高带宽锁相环结构中，根据控制码dsm和目标小数分频比N.frac做差量化得到的量化控制码dtc_code，控制数字时间转换器17将分频器15本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相噪抵消高带宽单点调制小数锁相环架构，其特征在于，包括鉴频鉴相器(11)、电荷泵(12)、环路滤波器(13)、压控振荡器(14)、分频器(15)、ΔΣ调制器(18)、数字时间转换器(17)、数字时间转换器数字码计算模块(16)；所述的鉴频鉴相器(11)、电荷泵(12)、环路滤波器(13)、压控振荡器(14)、分频器(15)、数字时间转换器(17)依次连接；晶振信号f
ref
作为锁相环输入，压控振荡器(14)输出振荡频率f
out
作为锁相环输出；振荡频率f
out
输入至分频器(15)，分频器(15)产生分频信号f
div
，分频信号f
div
输出到数字时间转换器(17)时钟信号输入端与ΔΣ调制器(18)时钟信号输入端；ΔΣ调制器(18)输出控制码dsm到分频器(15)的分频信号控制端和数字时间转换器数字码计算模块(16)，数字时间转换器数字码计算模块(16)输出量化控制码dtc_code到数字时间转换器(17)的控制端；目标小数分频比N
·
frac输入数字时间转换器数字码计算模块(16)与ΔΣ调制器(18)的控制端。2.根据权利要求1所述的相噪抵消高带宽单点调制小数锁相环架构，其特征在于，所述的环路滤波器(13)为二阶无源低通滤波器。...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚伟卓，陈超，苏晓东，郭宇，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：