一种小数型锁相回路以及用于降低小数型锁相回路的相位噪声的方法，可应用于宽频通讯与射频通讯领域，降低小数型锁相回路的相位噪声，提升通讯品质与成本效益。本发明专利技术利用经改良的除频器设计，达到提高∑-Δ调变器的过取样频率的目的。因此，本发明专利技术所提出的小数型锁相回路架构及设计方法能够以简易且可靠的除频器设计达到降低相位噪声的效果，同时避免过度增加硬件设计的复杂度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术有关于通讯及射频电路设计，尤指一种关于降低小数型锁相回路的相位噪声的方法。
技术介绍
近年来，通讯系统科技有着卓越的进展，且各种电子通讯产品的应用面也日益广泛，使得许多通讯系统的其中一种必要构件-锁相回路，成为相关领域研发人员争相研究发展的标的。目前，采用整数型锁相回路的频率合成器所输出的频率分辨率较低，因此，相关领域已经研发提出采用小数型锁相回路的频率合成器。由于采用小数型锁相回路能够使得输出信号的频率为参考频率的小数倍，故采用小数型锁相回路的频率合成器所输出·的频率分辨率较高。现今大部份的小数型锁相回路皆采用Σ -Δ调变器来控制除频器(Frequency Divider)，使其在不同的时脉周期内产生不同的整数倍除频系数，进而得到平均除频系数为所设定的小数，实现小数除频的目的。请参照图1,描绘现有的小数型锁相回路10的范例架构示意图。如图所示，该小数型锁相回路10包括晶体振荡器102、相位侦测器(Phase Detector ;PD) 104、电荷泵(Charge Pump ;CP) 106、回路滤波器(Loop Filter ;LP) 108、电压控制振荡器(Voltage ControlledOscillator ;VC0)110、射频除频器(RF Divider) 112 以及小数除频器 (Fractional Frequency Divider) 114。该相位侦测器104产生充电控制信号104a或放电控制信号104b。该回路滤波器108为低通滤波器(由电阻R、电容C1X2所组成)。该射频除频器112对该电压控制振荡器110的锁相时脉信号Sftl进行整数除频(N为整数除频的除数)，接着以该小数除频器114进行小数除频(I+K/F为小数除频的除数)，产生相位回授信号Sft，作为该Σ -Δ调变器的时脉信号，且回授至该相位侦测器104。请参照图2，为显示图1的小数型锁相回路10的相位噪声的测试结果。曲线VO(电压控制振荡器在锁相环锁定模式下的相位噪声)、VF(电压控制振荡器在自由振荡模式下的相位噪声)、L0( Σ -△调变器产生的相位噪声)、LT(整体锁相回路的相位噪声)分别代表各种运作情形下的相位噪声。为了抑制小数除频器所产生的噪声以及因小数除频而产生的参考杂散 (reference spurs), Σ - Δ调变器一般来说是采用过取样(oversampling)及噪声转移 (noise shaping)技术，前者可降低整个频宽内的噪声，而后者可将低频部分的噪声转移到高频部分，进而借由锁相回路的回路滤波器(或低通滤波器)将其滤除。此外，为了保证产生正确的小数分频系数，Σ -Δ调变器的时脉信号只能是该小数除频器的输出，也就是说过取样的取样频率只能是该小数除频器的输出频率。同时，为了保证被转移到高频的噪声能够有效地滤除，通常采用小数除频的锁相回路系统的频宽带宽都设计成比较小，否则可能需要采用更高阶的Σ -Δ调变器，以将噪声转移到更高的频率，进一步增加设计的复杂度，也需要更高阶的滤波器来滤除高频的噪声。然而，现今许多通讯系统的实际应用都要求 采用小数除频的锁相回路系统必须具有较宽的系统频宽，以抑制压控振荡器(VCO)的相位 噪声，或者实现快速调频功能。因此，如何提出一种能够产生较低相位噪声与较大频宽，同时不致大幅增加硬件 成本及设计复杂度的小数型锁相回路及相关设计方法，进而提升小数型锁相回路于高频及 宽频通讯上的应用，实为目前各界亟欲解决之技术问题。
技术实现思路
鉴于上述现有技术之缺点，本专利技术之目的在于提供具有较低相位噪声与较大频宽 的小数型锁相回路，且在不致大幅增加设计复杂度的前提下，同时达到简化设计与提升效 能的效果。本专利技术之另一目的在于，提供能够有效地降低小数型锁相回路所产生的相位噪声 与参考杂散的方法，并且提升小数型锁相回路于高频及宽频通讯上的应用层面。为达上述目的及其它目的，本专利技术提供一种小数型锁相回路包括相位侦测器，用 以接收参考电压信号及相位回授信号，并对该参考电压信号与该相位回授信号进行比较， 以产生充电控制信号或放电控制信号；电荷泵，用以接收该相位侦测器所产生的充电控制 信号或放电控制信号，并根据该充电控制信号或该放电控制信号产生充电输出信号或放电 输出信号；回路滤波器，电性连接至该电荷泵，以接收该充电输出信号或放电输出信号，并 根据该充电输出信号或放电输出信号产生差异化的振荡控制信号；电压控制振荡器，电性 连接至该回路滤波器，以接收该振荡控制信号，并根据该振荡控制信号产生锁相时脉信号； 小数除频器，电性连接至该电压控制振荡器，以对该锁相时脉信号进行小数除频并输出回 授时脉信号；以及回路除频器，电性连接至该小数除频器及该相位侦测器，以对该回授时脉 信号进行整数除频，并输出该相位回授信号予该相位侦测器。此外，本专利技术又提供一种用于降低小数型锁相回路的相位噪声的方法，是应用于 小数型锁相回路中，该方法包括接收参考电压信号及相位回授信号，并对该参考电压信号 与该相位回授信号进行比较，以产生充电控制信号或放电控制信号；根据该充电控制信号 或该放电控制信号产生充电输出信号或放电输出信号；该充电输出信号或放电输出信号产 生差异化的振荡控制信号；根据该振荡控制信号产生锁相时脉信号；对该锁相时脉信号进 行小数除频，并输出回授时脉信号；以及对该回授时脉信号进行整数除频，并输出该相位回 授信号。相较于现有技术，本专利技术不但能够有效地提升小数型锁相回路的频宽，以实现快 速调频，并能在不大幅增加硬件复杂度的前提下降低小数型锁相回路的相位噪声，显著改 善目前现有技术实现小数型锁相回路所面临关于频宽较窄及相位噪声过高、硬件成本提高 及设计复杂度增加的问题。附图说明图1描绘现有小数型锁相回路的范例架构示意图2显示图1的小数型锁相回路的相位噪声的测试结果；图3根据本专利技术的实施例描绘小数型锁相回路的架构示意图4根据本专利技术的实施例描绘小数型锁相回路的进一步架构示意图5显示根据本专利技术的实施例的小数型锁相回路的相位噪声的测试结果；以及图6描绘本专利技术用于降低小数型锁相回路的相位噪声的方法的流程图。主要组件符号说明10小数型锁相回路102晶体振荡器104相位侦测器104a充电控制信号104b放电控制信号106电荷泵108回路滤波器110电压控制振荡器112射频除频器114小数除频器30小数型锁相回路302参考电压产生器304相位侦测器304a充电控制信号304b放电控制信号306电荷泵308回路滤波器310电压控制振荡器312射频除频器314小数除频器316回路除频器40小数型锁相回路402晶体振荡器404相位侦测器404a充电控制信号404b放电控制信号406电荷泵408回路滤波器410电压控制振荡器412射频除频器414小数除频器416回路除频器S S J Oref Λ Oref参考电压信号S S ， S ，，相位回授信号S S ， S ， °f0 Λ °f0锁相时脉信号CLK’、CLK”回授时脉信号N、N，、N”整数Μ，、Μ”整数Ι、Γ、Ι”整数K、K，、K”整数F、F，、F，，整数PD相位侦测器CP电荷泵LF回路滤波器 VCO电压控制振荡器LT曲线LO曲线VF曲线VO曲线S601、S602、S603、S本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种小数型锁相回路，其在不同的时钟周期内产生不同的整数倍除频系数，使得所产生的平均除频系数为所设定的小数，该小数型锁相回路包括：相位侦测器，用以接收参考电压信号及相位回授信号，并对该参考电压信号与该相位回授信号进行比较，以产生充电控制信号或放电控制信号；电荷泵，用以接收该相位侦测器所产生的充电控制信号或放电控制信号，并根据该充电控制信号或该放电控制信号产生充电输出信号或放电输出信号；回路滤波器，电性连接至该电荷泵，以接收该充电输出信号或放电输出信号，并根据该充电输出信号或放电输出信号产生差异化的振荡控制信号；电压控制振荡器，电性连接至该回路滤波器，以接收该振荡控制信号，并根据该振荡控制信号产生锁相时脉信号；小数除频器，电性连接至该电压控制振荡器，以对该锁相时脉信号进行小数除频并输出回授时脉信号；以及回路除频器，电性连接至该小数除频器及该相位侦测器，以对该回授时脉信号进行整数除频，并输出该相位回授信号予该相位侦测器。
【技术特征摘要】
1.一种小数型锁相回路，其在不同的时钟周期内产生不同的整数倍除频系数，使得所产生的平均除频系数为所设定的小数，该小数型锁相回路包括 相位侦测器，用以接收参考电压信号及相位回授信号，并对该参考电压信号与该相位回授信号进行比较，以产生充电控制信号或放电控制信号； 电荷泵，用以接收该相位侦测器所产生的充电控制信号或放电控制信号，并根据该充电控制信号或该放电控制信号产生充电输出信号或放电输出信号； 回路滤波器，电性连接至该电荷泵，以接收该充电输出信号或放电输出信号，并根据该充电输出信号或放电输出信号产生差异化的振荡控制信号； 电压控制振荡器，电性连接至该回路滤波器，以接收该振荡控制信号，并根据该振荡控制信号产生锁相时脉信号； 小数除频器，电性连接至该电压控制振荡器，以对该锁相时脉信号进行小数除频并输出回授时脉信号；以及 回路除频器，电性连接至该小数除频器及该相位侦测器，以对该回授时脉信号进行整数除频，并输出该相位回授信号予该相位侦测器。2.根据权利要求1的小数型锁相回路，其特征在于，该小数除频器还包括整数除频单元及小数除频单元，以由该整数除频单元先对该锁相时脉信号进行整数除频，再对该经整数除频的锁相时脉信号进行小数除频。3.根据权利要求2的小数型锁相回路，其特征在于，该小数除频单元包括Σ-Δ调变器，该Σ -Δ调变器是用以控制该小数除频单元的运作，且该小数除频器所输出的回授时脉信号经回授作为该Σ -Δ...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宗孺，朱卓敏，
申请(专利权)人：杭州轩儒电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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