用于射频合成器的自动校正系统和方法技术方案

用于频率合成器锁相环的自动校正电路。自动校正电路选择用于ＶＣＯ的锁相环的频段。每次实施频率改变时，压控振荡器被设置在它的频率调谐极限之一，以及ＶＣＯ工作频段被数字地改变。当ＶＣＯ输入端上的控制电压从它的预先设置的值改变时，禁止频段选择，以及允许ＶＣＯ用锁相环参考信号达到锁定。在诸如蜂窝电话的、需要在几微秒中实现频率改变的应用，电路提供信道频率的快速选择。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及射频信号处理技术中频率合成器的改进。具体讲，涉及自动校正电路，它允许在多个频段上的稳定的频率运行。
技术介绍
频率合成器在许多无线电话应用中被使用来产生稳定的载频信号。当用户从一个小区移动到另一个小区时，需要改变发射频率，因为另一个小区可能运行在不同的频率上，因此发射频率需要非常快速地改变。新的发射频率可能很大地不同，为了用户不受从一个小区转移到另一个小区的影响，发射频率必须在新的信道频率上在几微秒内重建。为了快速改变合成器频率，锁相环必须快速重建新的信道频率的相位锁定。合成器设计由于几个压控振荡器(VCO)能够运行在整个蜂窝电话频段而被复杂化。因此，VCO必须运行在多个频段，或必须提供多个VCO来覆盖多个频段。然而，使用多个VCO是昂贵的以及难以实现。作为实施VCO的附加的问题，半导体制造过程中处理偏差将引起工作频率的偏差，这样在VCO频率调谐范围之间有10-15％的差异。本专利技术针对使用公共VCO的合成器，它可运行在对于感兴趣的全频谱的多个频段，以及避免在制造期间处理偏差造成的结果。专利技术概要公开了使用在能够工作在很宽的信号带宽的频率合成器中单个VCO的系统。锁相环的VCO被数字地控制，以使得VCO调谐到不同的频率范围。当合成器的工作频率要被改变时，一个参考电压源被连接到压控振荡器控制输入端，把压控振荡器的频率设置在它的调谐范围的一端。VCO的工作频段被选择地切换，而同时监视压控振荡器控制输入端。当比较器电路确定压控振荡器控制输入端的调谐电压降低到参考数值以下时，压控振荡器工作频段的切换被禁止，以及VCO获得锁相环中的锁相条件。选择每个频段和在包含新的信道频率的频段中建立相位锁定的处理过程可以在几微秒内实现。在GSM电话运行模式中，用于128个信道的频率可以通过使用16个工作频段而被接入。附图简述附图说明图1显示运行在多个频段的、具有锁相环的频率合成器。图2显示压控振荡器的多个工作频段的每个频段的调谐范围。图3是按照本专利技术的优选实施例的、用于选择VCO的每个工作频段的自动校正电路的方框图。图4显示可被使用来找出VCO的工作频段的二进制搜索算法。图5是使用二进制搜索算法来找出VCO的工作频段的、本专利技术的一个实施例的方框图。图6显示由图4的实施例实现的处理过程。优选实施例的描述现在参照图1，图上显示在诸如便携式无线电话的应用使用的频率合成器的方框图。在GSM便携式无线电话应用中，频率合成器配备有多到128个信道频率，间隔为约200kHz。频率合成器包括VCO12，它具有在加到VCO12的控制输入端13上的控制电压的控制下的输出频率Fout。VCO12的工作频率实际上正如频率合成器中惯用的被分频器14有效设定。锁相环由VCO 12，分频器14，相位/频率检波器16和环路滤波器17构成。高稳定的参考频率被加到参考输入端19，以及参考输入信号与被分频的VCO 12的输出信号之间的相位差被检测为加到环路滤波器17的误差信号。环路滤波器17按照锁相环技术被设计成使得得出的环路带宽将允许在规定改变频率的时间内用Fref输入参考信号来锁定Fout。自动校正电路21是在合成器的串行接口22的控制下。在蜂窝电话的情形下，串行接口产生一个命令给自动校正电路21，来复位VCO12工作的频段，这样，锁相环将能够锁定在由分频器14设置的频率上。在蜂窝电话应用中，分频器14可以用作为频率调制器，正如在蜂窝电话技术中已知的。VCO 12具有在自动校正电路21的控制下的工作频率范围。VCO 12的多个切换频率控制单元建立16个工作频段之一。在频率改变期间，自动校正电路21顺序地改变VCO 12的工作频率，直至在控制输入端24出现的控制电压表示由VCO产生的频率处在达到相位锁定的频率范围内。图2上更具体地显示VCO 12可被调谐到的各个不同的频段。在每个频段n内，VCO 12将用输入参考频率信号来建立相位锁定。正如图3所见证的，VCO频段可通过切换与VCO 12的连续调谐的变容管并联的各个调谐元件，诸如电容，而被数字地选择，以及加到VCO12的纯调谐电容相应于图2所示的频段之一。所显示的n个频段具有标称调谐范围，它由于制造过程公差可以随不同的VCO而不同。当VCO的工作频段被选择时，调谐范围的偏移是通过本专利技术被有效地校正的。按照通过优选实施例实行的处理，工作频段的选择从最低频段1开始，以及在频段搜索时进行到最高频段n，在搜索过程中，VCO 12将建立与参考频率的相位锁定。在搜索期间，通过将控制输入13充电到参考电压VDS，VCO被复位到它的调谐范围的高端。由于每个频段被选择，VCO控制电压将保持在参考值，直至包含由分频器14选择的频率的频段被选择为止，以及VCO开始进行与参考频率信号的相位锁定。通过监视VCO 12的控制输入端13上的电压电位，可以观察到相位锁定条件。当控制电压13从它的预先设置的参考值移到相位锁定条件时，自动校正电路21将禁止任何另外的频段选择，从而确定VCO 12的频段。图3上显示自动校正电路的更详细的方框图。VCO 12的频段选择部件包含电容库12B，通过开关S1-S4而被连接到VCO 12的调谐变容管12A。调谐电容的连接是在来自计数器27的二进制的4比特信号的控制下，该信号可以选择VCO 12的、多到16个工作频段。选择地连接和断开每个与变容管调谐电容12A并联的调谐电容12B，选择VCO 12的不同的工作频段。当由图1的频率合成器的串行接口22选择频率改变时，分频器被设置，以及自动校正电路由串行接口22通过端子30被复位。参考电压源31通过开关29被瞬时地连接到VCO 12的控制输入端13。电容32和电感33保持电荷，用于预先设置VCO 12的输出频率在它的频率范围的一端，在优选实施例中，它是对于VCO 12的较高频率调谐的限制。频段选择是处在计数器27的控制下。计数器27对于从可编程分频器35产生的被分频的时钟脉冲进行计数，在四比特的二进制计数器27的输出24中产生一个改变，导致电容12C的新的数值和新的调谐带宽。由计数器27加上的脉冲具有足够的宽度，这样，当适当的频段被选择时锁相环可达到锁定。当频段被计数器27选择时，在控制输入端13处的控制电压被比较器26连续地监视。当比较器26表示在VCO 12的控制输入端13处的电压从被存储在电容32上、它的预先设置的数值减小一个对于比较器门限值的量时，比较器26切换成禁止计数器27进一步变址VCO 12的工作频段。以上的实施方案表示本专利技术的能力，它通过数字地调谐VCO 13到不同的频段，和在每个频段内用调谐变容管12a调谐VCO 12的频率，而能够大大地增加VCO的调谐范围到很大的工作频率范围。另外，由于传统的半导体处理技术产生具有很宽的公差的元件，VCO电路由于制造过程偏差势必具有调谐范围上具有大的偏差。因此，如果VCO频率调谐到它的正常调谐范围，则下一个最高的相邻的频段可被使用来产生感兴趣的信道频率。每次由合成器进行信道频率选择时，计数器被复位，元件电容32上的电荷被开关29的瞬时闭合而被重新建立。比较器26的门限值也可被设置为一个数值，用来补偿会错误地触发比较器26的制造过程中任何大的偏差或温度偏差，这样，当相位锁定条件在VCO 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于频率合成器锁相环的自动校正系统，包括用于产生在多个频段中的信号的压控振荡器，它用来根据数字信号改变工作频段，以及具有电压调谐元件，用于根据控制电压改变在每个所述工作频段内的工作频率；计数器，用于在选择所述压控振荡器的频段期间 提供调谐控制数字信号，以便选择每个所述频段；参考电压源，提供一个用于建立所述压控振荡器在它的调谐范围的一端处的工作频率的电压；开关电路，用于在用所述参考电压进行的所述压控振荡器的频段改变运行开始时给所述压控振荡器的控制输入端充电； 时钟信号发生器，用于提供时钟信号给所述计数器，以便变址所述计数器，由此选择用于所述压控振荡器的不同的工作频段；以及比较器电路，被连接来传感对于由所述计数器选择的每个频段在所述压控振荡器控制输入端上的调谐电压，所述比较器被连接来当所述控 制输入从所述充电电平降低时，禁止所述计数器进一步切换频段。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A布尔斯泰恩，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]