[发明专利]一种双模分频器

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，可应用于射频收发机中的锁相频率合成器中，尤其涉及一种使用单个计数器实现双模分频的分频器。

背景技术

锁相频率合成器在通讯系统中起着同步、变频和信道切换等重要作用，是现代通讯不可缺少的部件之一。如图1所示，图1为锁相频率合成器结构示意图。锁相频率合成器由鉴频鉴相器及电荷泵(PFD/CP)、环路滤波器(LPF)、压控振荡器(VCO)和可编程分频器组成。

其中，鉴频鉴相器及电荷泵是个相位比较装置。它把输入信号和压控振荡器的输出信号的相位进行比较，产生对应于两个信号相位差的误差电压。

环路滤波器的作用是滤除误差电压中的高频成分和噪声，以保证环路所要求的性能，增加系统的稳定性。

压控振荡器受控制电压的控制，使压控振荡器的频率向输入信号的频率靠拢，直至消除频差而锁定。

可编程分频器将VCO输出的高频信号的频率除于N，以达到在锁定时与参考频率相同的目的。

频率合成器的分频器必须提供一个可以编程的分频比M，在低频下，它可以用一个可编程的计数器来实现。但当频率合成器的输出频率很高时，高速计数器是很难实现的，而且会功耗极大。大功耗的分频器，使得通信系统的待机时间变短。

为了解决这一问题，现代人们普通采用了双模分频技术，如图2所示，图2为传统的双模分频器的结构示意图。传统的双模分频器由一个双模预分频器和两个计数器(计数值分别为P和S且P＞S，它们都是可以编程的)组成。双模预分频器对VCO的输出信号进行分频，其分频比可以在N或者N+1之间选择。开始时，双模预分频器对VCO输出信号进行N+1分频，S和P计数器均对双模预分频器的输出脉冲进行记数，当一个预定的S值达到时，它将双模预分频器的分频比改为N，此后，S计数器停止计数，而P计数器继续对双模预分频器的输出脉冲进行记数，当它的记数值达到某一预定的P值后，它将它本身和S计数器复位，同时将双模预分频器的分频比重新恢复为N+1。整个过程又重新开始。由P计数器、S计数器和双模预分频器组成的模块的分频比为：M＝(N+1)S+N(P-S)＝PN+S，通过改变S来改变分频比。当频率经过双模预分频器分频，频率大为降低后，后续子分频器的设计就简化为设计可编程的计数器，减小了整个系统的功耗。

为了进一步减小功耗，缩小电路所占芯片面积。美国专利6,035,182对如图2所示的双模分频器进行了进一步的简化。简化后的电路结构如图3所示，图3为美国专利6,035,182提出的双模分频器的结构示意图。

这一简化后的电路结构可描述为：一个单个计数器双模分频装置使用了一可编程分频器308，这一可编程分频器的输入端301接RF输入信号，另一输入端接模式控制信号，这一控制信号由可编程计数器产生。这一控制信号控制着可编程分频器的分频比，被分频后的信号314端输出。这一装置还包括一个开关312，它的304和306输入端分别用来接收第一和第二编程指示，以产生一计数控制信号318。这一计数控制信号决定了计数器的值。这一可编程计数器对314的输入信号计数，并在这一分频装置的输出端产生一输出信号。

其原理是在系统的一个分频周期中，对计数器进行两次编程，使得其计数值分别为U或L。究竟使用U还是L作为其计数值，由输出分频信号302的状态决定。因此，在一个分频周期，总分频比为：N＝U×(P+1)+L×P。

美国专利6,035,182提出的双模分频器的缺点是在一个分频周期中，需要对计数器进行两次编程，因此需要外面(在通讯系统中，这一信号通常由基带产生)提供两路控制信号。这使得通信系统基带的设计复杂化，也和现代通信系统一个控制信号便可实现频率切换的普通情况不同。而且，在控制开关选择了某一信号后，还需要对计数器进行预置，这一过程有一定的时延，降低了可编程分频器的工作速度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种使用单个计数器实现双模分频的分频器，以实现由一个控制信号对计数器进行编程，提升电路的工作速度，进一步简化电路结构，降低电路功耗，缩小芯片面积。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种双模分频器，该双模分频器包括：

一双模预分频器100，用于在接收自触发器或锁存器400输出的模式控制信号的控制下，对外部输入的高频信号进行分频，并将得到的分频信号输出给可编程计数器200；