[发明专利]使用电压测量和频率迭代的VCO增益调谐

说明书

有关申请的优先权和交叉引用

本申请要求对2004年12月30日提交的美国申请第11/026,560号的优先权。

技术领域

本发明主要地涉及电子设备的校准，并且更具体地涉及使用电压测量和频率迭代对压控振荡器的增益调谐。

背景技术

锁相环(PLL)被传统地用来在蜂窝和非蜂窝无线电收发器中生成本地振荡器(LO)信号。环路的关键部分之一是用来生成输出信号的压控振荡器(VCO)，其中该输出信号是LO信号。如果在设计过程中考虑到工艺偏差，则当前基于硅的集成电路制造工艺实现了将包括VCO的所有PLL块集成到一个芯片。这要求在终端产品的生产线中或者在器件接通时的适当时间校准这些偏差。

一种用以在无线电专用集成电路(ASIC)上实施发送器的传统方式是使用正交调制器来产生射频单边带信号。也可以通过使用所谓的直接极性转换来生成类似的射频信号。在这些应用中，调制VCO控制电压以提供信号相位调制。可以例如通过调制功率放大器的电源来产生包络调制。极性转换以恰当的设计来减少发送器在ASIC上的面积并且降低功率耗散。另一方面，它对单独发送器块规范如PLL开环增益变化设置了严格要求。VCO增益是描述开环增益的重要参数。

在接收器中，PLL开环增益可以不用这样精确地加以限定，但VOC却需能够在针对特定设计而言视为安全的某一调谐电压范围中产生恰当频率。然而，如果需要优化PLL的稳定时间，则也可以在接收器中使用VCO增益优化。

确定集成VCO的设计问题有两个方面，其中第一方面对那些利用集成VCO的所有接收器和发送器架构而言是共有的，而第二方面与极性发送器架构更加有关。

首先，VCO中心频率由于工艺和温度变化而变化得如此之大以至于需要对谐振器组进行一些粗调谐以补偿变化。实现这一点的最普遍方式是使用与谐振器线圈并联的数字可控电容阵列。也可以使用与谐振器线圈串联的谐振器调谐或者影响VCO中心频率的任何其它控制类型。

其次，PLL开环增益的准确控制要求对环路的数个参数进行控制。一种实施该控制的方式是使用模拟到数字转换来进行一些测量，然后在数字域中计算校准系数并且将它们转换回成模拟参数(例如电荷泵电流)以供开环增益调谐。例如当至少使用了包含电荷泵、无源环路滤波器和变容器控制的VCO的传统PLL架构时，该调谐有必要对于频率范围中所有可能状况满足极性转换要求。众所周知，当需要较少的位用于调谐时，这减少了由于器件不匹配而导致的转换器设计非线性问题。所用频率频带中的VCO增益变化范围将影响对于DA(数字到模拟)转换所设置的要求，该DA转换补偿了对VCO开环增益的VCO增益误差影响。

现有数种方法用于粗调谐集成VCO的中心频率。然而，已知的现有技术方法都没有同时处理VCO增益变化。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于使用电压测量和频率迭代对电子设备(例如移动电话)的锁相环(PLL)的压控振荡器进行增益调谐的方法。

根据本发明的第一方面，一种用于锁相环(PLL)的压控振荡器(VCO)的增益调谐的方法，包括如下步骤：向锁相环(PLL)的相位检测器模块提供压控振荡器的VCO输出信号，其中可选地按照分频器控制信号所确定的可调数目对VCO输出信号的频率进行分频，由此生成分频的VCO输出信号；向相位检测器模块提供包含稳定基准频率的基准频率信号，该稳定基准频率与VCO输出信号的频率相对应或者可选地与按照可调数目而分频的频率相对应；由相位检测器模块响应于VCO输出信号或者分频的VCO输出信号、另外响应于基准频率信号、以及可选地响应于分频器控制信号来生成PD误差信号，其中PD误差信号是VCO调谐电压信号，或者VCO调谐电压信号通过对PD误差信号进行低通滤波来生成；由校准控制模块根据预定标准响应于VCO调谐电压信号来生成校准信号和分频器控制信号；以及向压控振荡器提供VCO调谐电压信号和校准信号以便根据预定标准来实施压控振荡器(VCO)的VCO输出信号的增益调谐。

另外根据本发明的第一方面，可以通过根据预定标准分析VCO输出信号并且可选地通过根据预定标准分析在预选的过往时间段中向校准控制模块提供的所选数目的先前VCO输出信号来生成VCO调谐电压信号和校准信号，其中预选数目是至少值为一的整数。另外，基于预定标准的分析可以包含按照迭代步长来改变频率以及可选地计算迭代步长，以及包含测量压控振荡器(VCO)在按照迭代步长而改变的频率处的增益，而该分析可以可选地由校准控制模块来执行。