[发明专利]在多标准多频率合成器中的持续增益补偿和快速频带选择

说明书

技术领域

本发明在于一种包括增益补偿和操作频带选择及校准的宽带、低功率频 率合成器。

背景技术

在无线发射机中，频率合成器的典型应用是提供本地振荡器信号(LO) 到混频器，该混频器转而用于将已调制数据向上转换至适于通过天线传输的 较高射频(RF)信号。如果例如对于全球移动通信系统(GSM)标准，使 用包络恒定调制，则频率合成器的输出可以直接被调制以在压控振荡器 (VCO)输出上叠加已调制数据。参考图1，这里说明了在锁相环中包括 VCO 102的常规频率合成器100。锁相环包括可编程分频器110、相位检测 器112(该相位检测器112也在线路(line)114上接收参考频率)、电荷泵 116和环路滤波器118。如图1所示，VCO 102的输出通过放大器120被回 馈到环路中。一种用于在频率合成器的输出端处直接调制VCO 102的方法 和设备以通过所谓的∑-Δ(Sigma-Delta)调制器104提供数据调制路径。 通过用在线路108上进入调制器的恒定频率控制字来总和合适地格式化和时 钟化的信号(在线路106上进入∑-Δ调制器)，数据信号可以被叠加到最终 的频率合成器的输出上。

该方法的问题在于数据通过锁相环的低通频率响应动态而在频域形成。 如果数据信号的带宽大于环路的低通带宽，则数据信号将不合需要的被形成 或失真。为了补偿这种失真，在线路106(数据路径1)上施加到∑-Δ调制 器的相同的数据信号可以被用于通过第二数据路径用高通滤波器响应来调 制压控振荡器。来自两个路径的数据信号叠加到频率合成器的输出上可以随 后在频率合成器的输出端口处产生数据的平坦(flat)响应。使用两种数据 路径来调制频率合成器的输出的方法和设备被称作两点(Two-Point)调制。

参见图1，在线路106上即通过数据路径1进入频率合成器的数据是数 字格式的。在线路122上即通过数据路径2进入系统的数据也可以是以数字 信号的形式。因此，数摸转换器124可以与数据路径2串行放置以便输入模 拟信号到VCO 102。另外，具有可变增益G的放大器126也可以在数模转 换器124和VCO 102之间的路径中放置，如图1所示。可以看出为了调制 频率合成器的输出以维持平坦(即不失真)的数据的整体频率响应，可变增 益G必须满足以下需求：G＝Fref/Kv2。这里参考频率Fref的值(在线路114 上输入到频率合成器)由系统设计确定，因而是已知量。然而，至VCO的 辅助端口的增益值Kv2(以MHz/V为单位)是可能经历由于例如温度和供 应电压的波动之类的电路运行条件改变而造成的变化的量。

通常，用于补偿两点调制器的增益Kv2的变化的传统方法包括了具有周 期性更新的数字测量和校准。然而，由于这一过程对于频率合成器的实际操 作是有破坏性的，并且在每一校准步骤之后都需要相位锁定，这样的方法则 可能受到允许系统校准更新的时间所强加的限制。Arnold等人的题为“Low noise frequency synthesizer using half integer dividers and analog gain compensation”的美国专利No.5,307,071中给出了增益补偿的方法的一个例 子，此篇专利作为参考结合于此。Nilsson的题为“Trimming of a two point phase modulator”的美国专利No.6,700,447中给出了增益补偿方法的另一个 例子，此篇专利也作为参考结合于此。这些例子依赖于外部校准序列的引入， 并且因此受到这样的主要缺陷，即校准序列可能将噪声或频率刺激(spur) 引入到频率合成器中，因此严重降低了系统性能。