使用两点ＦＳＫ调制的频率合成器的自校准方法技术

本发明专利技术涉及使用两点ＦＳＫ调制的频率合成器的自校准方法。用于实现自校准方法的频率合成器（１）包含第一锁相环和高频通道，高频通道包含由该方法校准的数字模拟转换器（２０），其连接到电压控制振荡器的第二输入。第一锁相环包含基准振荡器（２）、相位比较器（３）、第一电荷泵（４）、第一环形滤波器（５）、由第一环中的第一输入连接的电压控制振荡器（１０）、由调制器（１１）控制并连接到相位比较器的多模式分频器计数器（９）。对于校准操作，频率合成器包含连接到相位比较器（３）的第二电荷泵（１４）以及高频通道中的第二环形滤波器（１５）。当第二电荷泵被开通时，其与连接到电压控制振荡器的第二滤波器形成第二锁相环。为了对转换器增益进行校准，在断开先前被锁定在确定的输出频率上的第二锁相环的第二电荷泵之后，电压比较器（２１）将数字模拟转换器（２０）的输出电压与存储在第二环形滤波器中的电压进行比较。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于传输数据的使用两点FSK调制的频率合成器的自校准方法。频率 合成器——特别是低功率型——包含第一低频锁相环，其中有电压控制振荡器；高频通道 (access)，其包含数字-模拟转换器，连接到电压控制振荡器。第一锁相环还包含基准振 荡器；连接到基准振荡器的相位比较器；第一低通环形滤波器；由调制器控制的多模式分 频器计数器(multimode divider counter)，其用于基于来自合成器的高频输出信号向相 位比较器供给供给分频信号。电压控制振荡器在第一输入上由来自第一环形滤波器的第一 控制电压信号控制，在第二输入上由用于调制高频数据的第二控制电压信号控制。 本专利技术还涉及用于实现自校准方法的使用两点FSK调制的频率合成器。
技术介绍
两点频率调制通过在电压控制振荡器中增加低频锁相环中的低频通道和具有数 字-模拟转换器的高频通道的贡献(contribution)来限定。在高频状态转换期间，高频路 径具有首要的重要性，而对于低频状态转换，低频路径变得具有首要的重要性。然而，两个 路径均对调制信号频率以覆盖在高调制频率扩展的确定的带宽有贡献。 EP专利No.O 961 412公开了一种用于传输数据的两点频率调制的频率合成器。 这种频率合成器使用通过控制低频锁相环中的可变分频器用于数据调制的sigma delta型 调制器以及用于高频调制的DAC数字模拟转换器。这种DAC转换器具有可变的增益，其受 到数字控制单元的调节，并受到用于数据频率调制的数字控制信号的控制。这种数字控制 信号也被传送到sigma delta调制器，以便将低频调制与由DAC转换器供给的相合并。 相对延迟变化在合成器中在经过DAC转换器的调制信号上相对于低频环中的调 制进行。然而，此文档对于通过低频锁相环并经由DAC转换器调制的数据的谱幅值水平t的 改变没有公开任何内容。因此，可能产生不希望的干扰，依赖于数据传输的状态转换频率。 US专利申请No. 2003/0043950也公开了一种使用两点频率调制的锁相环频率合 成器。这种频率合成器也包含低频锁相环和sigma delta调制器、其输出直接作用在电压 控制振荡器VC0上的DAC数字-模拟转换器。数据受到调制， 一方面在电压控制振荡器VC0 的第一输入上经由受到调制器控制的多模式分频器，并且在VC0振荡器的第二输入上通过 DAC转换器。由于两点调制，这种频率合成器防止了高频调制信号由于锁相环的窄带宽引起 的衰减。 即使如果DAC转换器增益能被调节，不存在对在低频环和数字模拟转换器中调制 的数据的谱幅值水平进行均衡的规定。对于前面的合成器，这可能导致对于状态转换过程 中的数据调制的某些失真问题。 在美国专利申请No. 2005/0046488中，介绍了一种用于使用两点调制的频率合成 器的补偿方法。频率合成器特别包含第一低通锁相环PLL以及高频路径，其用于补偿模拟 调制信号与数字调制信号之间的幅值，以便运行两点数据调制。 此文档的第一锁相环包含相位频率检测器、第一电荷泵、第一低通环形滤波器和5电压控制振荡器VCO。电压控制振荡器在输入中包含加法器，其第一输入被连接到第一低通滤波器，接着是频率发生单元。分数-N可编程分频器(fractional-N programmabledivider)在电压控制振荡器和相位频率检测器之间闭合第一环，相位频率检测器接收来自基准振荡器的基准信号。此分频器受到由调制器提供的数字调制信号的控制。 此文档的高频补偿路径也包含以构成第二锁相环、第二电荷泵、经由开关连接到电压控制振荡器的加法器的第二输入的第二低通环形滤波器。第二电荷泵及第二低通滤波器具有与第一电荷泵及第一低通滤波器同样的结构。这种高频路径还包含作为比较器的比 较单元，其输入被连接到从数字模拟转换器接收模拟调制信号的模拟调制单元。 根据此文档的补偿方法，第一数字调制信号被调制器供给，以便将第一锁相环调 谐到第一频率，其对应于传输信道的所选载波频率减去数字调制幅值。在第二级中，第二数 字调制信号被调制器供给，以便运行第二锁定环，同时，在第一断开环的第一滤波器上保持 对应于第一频率的第一电压。采用这种第二数字调制信号，第二频率被合成，其对应于所选 载波频率加上数字调制幅值。由于加法由电压控制振荡器的加法器进行，第二滤波器上的 第二电压表示相对于模拟调制幅值的二倍的差分信号。因此，将这种差分信号与在解耦合 模拟调制单元的输入中提供的电压乘以2相比较。信号的比较幅值由比较器进行均衡，比 较器作用在模拟调制单元上，以便对模拟调制输出信号的幅值进行适应。 美国专利申请NO. 2005/0046488的使用两点调制的频率合成器的一个缺点在于， 在第一环和第二环之间存在同样的增益。这需要在为这样的合成器制造的集成电路中为具 有同样大小的各个低通环形滤波器提供重要的位置。另一个缺点在于电压控制振荡器在输 入中包含加法器，其允许将高频路径的贡献与合成器的低频路径相加。对于振荡器的第一 与第二控制电压彼此独立，但直接相加，因此，加法结果决定振荡器的输出频率。这不允许 改变电压控制振荡器的两个输入的不同的灵敏度。另一个缺点在于其不是被直接校准的数 字_模拟转换器，而是模拟调制单元，其使得将转换器到合成器集成电路中的布置复杂化， 具有更为重要的电气消耗，因为两个单元总是在运行。校准必须进一步对于各个新选择的 载波频率进行，这是一个缺点。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种用于频率合成器的自校准方法，其能容易地对 与第一低频锁相环组合的数字_模拟转换器所调制的数据的谱幅值水平进行均衡，同时， 克服现有技术的上述缺点。这必须防止在将被传送的数据的高频状态转换期间发生的失真 或通过低频环的状态转换延迟，同时，通过减小一般电气消耗，使得制造合成器的高频通道 的某些电子部件的尺寸最小化。 本专利技术因此涉及用于上述频率合成器的自校准方法，其中，自校准方法包含以下 步骤 A)在第一阶段中，以合成器输出上的确定的载波频率，将第一低通锁相环锁定在 传输信道上，将第一命令字供到高频通道的转换器，其对应于确定的载波频率，在第一基本 电压水平上，产生电压控制振荡器的第二控制电压信号， b)在第二阶段中，断开第一锁相环，同时，对于电压控制振荡器的第一输入，经由 第一环形滤波器，保持与确定的载波频率对应的第一控制电压信号，在等于载波频率加最大调制频率偏移的第一输出频率上，锁定第二锁相环，其包含连接在第一环的相位比较器 与电压控制振荡器的第二输入之间的高频通道中的第二低通环形滤波器，向数字模拟转换 器供给表示第一输出频率的第二命令字。 C)在第三阶段中，断开第二锁相环，同时，对于电压控制振荡器的第二输入，经由 第二环形滤波器，保持与第一输出频率对应的第二控制电压信号，将转换器输出电压与存 储在第二环形滤波器中的电压进行比较，以便自动校准转换器增益，使得转换器输出电压 等于在第二电压水平上存储在第二滤波器中的电压，第二电压水平与第一基本电压水平的 偏移限定了最大均衡化调制频率偏移，以及 D)在调制阶段，闭合第一锁相环并将转换器输出连接到电压控制振荡器的第二输 入，通过电压控制振荡器，使用在时间上供到校准的数字模拟转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于可进行数据传输的两点频率调制的频率合成器（１）的自校准方法，频率合成器包含：－第一低频锁相环，其中具有：基准振荡器（２）；连接到基准振荡器的相位比较器（３）；第一低通环形滤波器（５）；电压控制振荡器（１０），其经由第一低频环中具有第一灵敏度的第一变抗器的第一输入连接，用于经由第一低通滤波器接收第一控制电压信号（ＫＶＣＯ）；多模式计数器－分频器（９），其由调制器（１１）控制，以便基于由电压控制振荡器产生的高频信号对高频输出信号（Ｓ↓［ＯＵＴ］）进行分频，从而供给分频信号，用于在相位比较器中与基准振荡器的基准信号进行比较，以及－高频通道，其中具有数字模拟转换器（２０），其用于向电压控制振荡器（１０）的具有第二灵敏度的第二变抗器的第二输入供给第二控制电压信号（ＫＶＣＯｍｏｄ），用于高频数据调制，第二灵敏度在大小上比第一灵敏度小几个数量级，第二变抗器独立于第一变抗器，自校准方法的特征在于包含以下步骤：ａ）在第一阶段中，以合成器输出上的确定的载波频率（ｆ↓［０］），将第一低通锁相环锁定在传输信道上，并且，将第一命令字（０，ｃｏｍ）供到高频通道中的转换器，其对应于确定的载波频率，在第一基本电压水平上，产生电压控制振荡器的第二控制电压信号，ｂ）在第二阶段中，断开第一锁相环，同时，经由第一环形滤波器，对于电压控制振荡器的第一输入，保持与确定的载波频率对应的第一控制电压信号，在等于载波频率加最大调制频率偏移的第一输出频率（ｆ↓［０］＋Δｆ）上，锁定第二锁相环，其包含连接在第一环的相位比较器（３）与电压控制振荡器的第二输入之间的高频通道中的第二低通环形滤波器（１５），向数字模拟转换器供给表示第一输出频率（ｆ↓［０］＋Δｆ）的第二命令字（Ｍａｘ，ｃｏｍ），ｃ）在第三阶段中，断开第二锁相环，同时，经由第二环形滤波器，对于电压控制振荡器的第二输入，保持与第一输出频率（ｆ↓［０］＋Δｆ）对应的第二控制电压信号，将转换器输出电压与存储在第二环形滤波器中的电压进行比较，以便自动校准转换器增益，使得转换器输出电压等于在第二电压水平上存储在第二滤波器中的电压，第二电压水平与第一基本电压水平的偏移限定了最大均衡化调制频率偏移，以及ｄ）在调制阶段，闭合第一锁相环并将转换器输出连接到电压控制振荡器的第二输入，通过电压控制振荡器，使用在时间上供到校准的数字模拟转换器和第一锁相环的调制器的一系列命令字（３０，３１），用于两点数据调制。...

【技术特征摘要】
EP 2008-10-3 08165830.4用于可进行数据传输的两点频率调制的频率合成器(1)的自校准方法，频率合成器包含-第一低频锁相环，其中具有基准振荡器(2)；连接到基准振荡器的相位比较器(3)；第一低通环形滤波器(5)；电压控制振荡器(10)，其经由第一低频环中具有第一灵敏度的第一变抗器的第一输入连接，用于经由第一低通滤波器接收第一控制电压信号(KVCO)；多模式计数器-分频器(9)，其由调制器(11)控制，以便基于由电压控制振荡器产生的高频信号对高频输出信号(SOUT)进行分频，从而供给分频信号，用于在相位比较器中与基准振荡器的基准信号进行比较，以及-高频通道，其中具有数字模拟转换器(20)，其用于向电压控制振荡器(10)的具有第二灵敏度的第二变抗器的第二输入供给第二控制电压信号(KVCO mod)，用于高频数据调制，第二灵敏度在大小上比第一灵敏度小几个数量级，第二变抗器独立于第一变抗器，自校准方法的特征在于包含以下步骤a)在第一阶段中，以合成器输出上的确定的载波频率(f0)，将第一低通锁相环锁定在传输信道上，并且，将第一命令字(0，com)供到高频通道中的转换器，其对应于确定的载波频率，在第一基本电压水平上，产生电压控制振荡器的第二控制电压信号，b)在第二阶段中，断开第一锁相环，同时，经由第一环形滤波器，对于电压控制振荡器的第一输入，保持与确定的载波频率对应的第一控制电压信号，在等于载波频率加最大调制频率偏移的第一输出频率(f0+Δf)上，锁定第二锁相环，其包含连接在第一环的相位比较器(3)与电压控制振荡器的第二输入之间的高频通道中的第二低通环形滤波器(15)，向数字模拟转换器供给表示第一输出频率(f0+Δf)的第二命令字(Max，com)，c)在第三阶段中，断开第二锁相环，同时，经由第二环形滤波器，对于电压控制振荡器的第二输入，保持与第一输出频率(f0+Δf)对应的第二控制电压信号，将转换器输出电压与存储在第二环形滤波器中的电压进行比较，以便自动校准转换器增益，使得转换器输出电压等于在第二电压水平上存储在第二滤波器中的电压，第二电压水平与第一基本电压水平的偏移限定了最大均衡化调制频率偏移，以及d)在调制阶段，闭合第一锁相环并将转换器输出连接到电压控制振荡器的第二输入，通过电压控制振荡器，使用在时间上供到校准的数字模拟转换器和第一锁相环的调制器的一系列命令字(30，31)，用于两点数据调制。2. 根据权利要求1的自校准方法，其特征在于，在步骤c)与步骤d)之间，其包含以下 步骤-在第四阶段中，闭合并将第二锁相环锁定在第二输出频率(f。-Af)上，其为从载波频 率中减去最大调制频率偏差的结果，将第三命令字(Min， com)供给数字模拟转换器(20)， 表示第二输出频率，以及-在第五阶段中，断开第二锁相环，同时，经由第二环形滤波器，对于电压控制振荡器的 第二输入，保持与第二输出频率(f。-Af)对应的第二控制电压信号，将转换器输出电压与 存储在第二环形滤波器中的电压进行比较，以便自动校准转换器增益，使得转换器输出电 压等于在第三电压水平上在第二滤波器中存储的电压，第三电压水平与第一基本电压水平 的偏移限定了最大均衡化调制频率偏移。3. 根据权利要求1的自校准方法，其中，第一锁相环包含相位比较器(3)与第一环形滤波器(5)之间的第一电荷泵(4)，第二锁相环包含相位比较器(3)与第二环形滤波器(15) 之间的第二电荷泵(14)，其特征在于，第一锁相环经由第一电荷泵被断开或闭合，第二锁相 环经由第二电荷泵被断开或闭合，在断开阶段，第一电荷泵和/或第二电荷泵被逐渐断开， 特别是在60周期之后，其中，第一和/或第二锁相环的带宽逐渐且连续减小到0Hz，以便以 良好限定的水平保持第一滤波器和/或第二滤波器中的恒定电压。4. 根据权利要求l的自校准方法，其特征在于，第一到第五阶段中，第一控制电压信号 由在输入上连接到第一环形滤波器的单位电压跟随器(6)供给，以便补偿电压控制振荡器 的第一变抗器中的泄漏电流。5. 根据权利要求4的自校准方法，其中，第一多工器(7)被布置在电压控制振荡器 (10)的第一输入与单位电压跟随器(6)及第一环形滤波器(5)的输出之间，其特征在于，在 第一到第五阶段中，第一多工器(7)受到控制，以便将电压跟随器连接到电压控制振荡器 的第一输入，而在调制阶段，第一多工器受到控制，以便将第一低通滤波器连接到电压控制 振荡器的第一输入。6. 根据权利要求l的自校准方法，其中，第二多工器(17)被布...

【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：CH[瑞士]