[发明专利]用于直接调频系统的多模式压控振荡器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2006年5月16日提交的题为A M_ULTI-M_ODE V_CO F_OR D_IRECT F_M S_YSTEMS(用于直接调频系统的多模式压控振荡 器)的共同待批美国临时专利申请S/N.60/800,970的优先权。

本申请还涉及题为“D_IRECT S_YNTHESIS T_RANSMITTER(直接合成发射机)” 的美国专利申请S/N.10/265,215、题为“H_IGHLY L_INEAR P_HASE M_ODULATION(高 度线性调相)”的美国专利申请S/N.10/420,952、以及题为“L_INEAR，W_IDEBANDP_HASE M_ODULATION S_YSTEM(线性宽带调相系统)”的美国临时专利申请S/N. 60/658,898，其公开内容被通用地援引纳入于此。

发明领域

本发明一般涉及调相/调频器，尤其涉及用于锁相环的直接调相/调频的多模式 架构。

发明背景

调相方案非常有效并且因此在通信系统中被广泛使用。调相方案的简单示例 是四相相移键控(QPSK)。图1示出图解QPSK如何将两比特数字数据映射到4 个相位偏移之一的星座图。图2示出用于生成经调相信号的典型QPSK(或同相(I) /正交(Q))调制器。该技术依赖于正交信号矢量来实现相位偏移——固有地线性 的技术，因为其单单取决于这些正交信号的匹配。

I/Q调制器提供直截了当的生成经调相信号的办法，其还适用于诸如宽带码 分多址(CDMA)和正交频分复用(OFDM)系统之类的更复杂的方案。使用 锁相环(PLL)来生成经调相信号也是可能的。该办法提供精简的电路系统和较低 的功耗，并且结果在窄带系统中得到了广泛使用。然而不巧的是，PLL架构内的压 控振荡器(VCO)的灵活性是有限的。这在多模式系统中是严重的缺点。因此若 有灵活的多模式VCO供调相器使用将会是有利的。

发明概述

提供了用于多模式调相的非常高效的系统。本发明系统的实施例包括用于直 接调制在锁相环(PLL)中使用的多模式压控振荡器(VCO)以合成射频载波信号 的电路系统。

本发明的一方面针对锁相环模块，其包括用于生成频率至少部分地由控制电 压决定的输出信号的多模式压控振荡器。该多模式压控振荡器由在第一模式下操作 期间的第一频率增益、以及在第二模式下操作期间的第二频率增益来表征。该锁相 环模块还包括用于对该输出信号进行分频以产生经分频信号的分频器电路。设有鉴 相/频器用于比较输入基准信号与该经分频信号之间的相位并且用于产生至少一个 相位误差信号。电荷泵电路响应于该至少一个相位误差信号产生电荷泵信号。环路 滤波器响应于该电荷泵信号产生上述控制电压。

本发明在另一方面涉及包括第一输入端口、第二输入端口和LC储能电路的多 模式压控振荡器。该LC储能电路被配置成响应于在第一输入端口处接收到的第一 信号根据第一频率增益操作，并且响应于在第二输入端口处接收到的第二信号根据 第二频率增益操作。

本发明还涉及包括锁相环和开关网的多模式调制装置。该锁相环包括被配置 成响应于第一控制信号实现第一频率增益并且响应于第二控制信号实现第二频率 增益的多模式压控振荡器。设有该开关网以在第一模式下操作期间生成该第一控制 信号并且在第二模式下操作期间生成该第二控制信号。

附图简要说明

当结合附图参考以下详细说明时，本文中所描述的实施例的上述方面和随之 而来的优点将变得更显而易见，附图中：

图1示出图解四相相移键控(QPSK)如何将两比特数字数据映射到4个偏移 之一的星座图；

图2示出典型的I/Q调制器的图；

图3示出用于合成射频载波信号的锁相环(PLL)；

图4示出图3中所示的PLL的数学模型；

图5示出积分滤波器；