[发明专利]PLL校准

说明书

技术领域

本发明涉及一种将调制信号提供给锁相环的设备和方法，涉及包括该设备的锁相环，并且涉及包括该设备或锁相环的装备。本发明尤其被应用于但不限于例如移动通信收发器中的无线发射机。

背景技术

在用于例如蜂窝以及连接应用的无线发射机中所使用的公知结构将相位调制提供给锁相环(PLL)中的本地振荡器。这种结构不仅提供合成以实现给定信道频率上的无线操作，而且提供调制信号用于发送。无需用于执行笛卡尔调制的其它路径，例如I&Q结构。并且，在没有传统调制器电路的内在缺陷(其中，失配以及非线性的附加图像、载波以及互调频谱分量对EVM(误差矢量幅度)和频谱再生有贡献)的情况下，PLL精确地生成了期望的频谱。

抛开在PLL内应用相位调制的这些明显内在优势，还存在一些困难。首先，环路表现出一种窄带频率响应。通常，环路截止频率足够低，从而使得本地振荡器的近载波噪声(close-in noise)被清除，同时施加石英参考振荡器频谱的副本。PLL环路带宽中的综合相位噪声必须保持很小，例如小于1°rms，这是因为这有利于残余传输相位误差方面的总体无线链接性能以及对接收机误码率的限制。对于在无线通信系统中使用的PLL，一般的要求有：10至100kHz的环路带宽、以及在2Ghz载波附近的-90dBc的近载波噪声基底。

现在的无线电系统采用带宽调制方案来达到较高的瞬时数据吞吐率。因此，用于发送的调制信号的频谱通常远远宽于PLL带宽。在参考输入端处或者在从可变频率振荡器到相位比较器的反馈路径中引入的调制信号会经历一个低通频率响应。反馈路径需要特别关注，这是因为从数学角度可以看出，改变一个预定标分频器模量在输出频率中引入了一个精确变化，环路反馈确保了振荡器行为的正确控制。这是双点调制环路中的第一个调制点。其特征是具有精确的增益，但是有限的通带。即使可以通过接受来自综合噪声基底的更高的总的相位误差来拓宽环路带宽，但是环路稳定性限定了截止频率的数量级应该小于相位比较参考频率。这导致实际的PLL带宽小于一兆赫。许多通信系统都要求占据多个兆赫宽的频谱的吞吐量。

第二个调制点是本地振荡器控制输入端。在模拟PLL中，这是一个用于从环路滤波器集成电容器获取其平均电势的电压控制引脚。施加附加的电压信号允许振荡器的直接频率调制。但是，PLL试图校正这一干扰。对于信号频率落入环路带宽范围内的信号，环路将产生经放大的误差信号，该经放大的误差信号与干扰产生反作用，从而降低或者消除干扰的影响。对于高于环路带宽的信号频率，环路增益减小，从而将校正措施降低为零。这产生了高通传递函数，其中过渡频率等于环路带宽。其具有与第一调制点的频率传递函数特征互补的频率传递函数特征。增益(对于给定的电压输入，输出频率中的变化)由固有的振荡器增益所设置。通常，这并不是公知的，也没被很好地控制，由在LC谐振电路中使用的电容器的制造所确定。并且，实际电路呈现出随着许多参数(电源电压、温度、输出频率、以及各部分之间的分散性)而变化的增益。因此，在产品操作过程中需要连续地校准增益。

如上所述，可以按照互补的方式来使用所述两点，从而将任意频率调制提供给在PLL中控制的振荡器。对齐两个通路增益从而实现理想的平坦的频率响应，仍然是个问题。对各种数字调制方案的分析仅仅显示较小的增益误差容限，以便实现所要求的频谱性能。尤其是由每单位带宽高比特率所表征的复杂调制的情况，例如在无线LAN(局域网)系统(例如IEEE 802.11a或IEEE 802.11g)中使用的正交频分复用(OFDM)。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于将调制信号提供给锁相环的设备，所述锁相环包括：

可变频率振荡器，用于在振荡器频率下产生振荡器信号；

可变分频比分频装置，用于利用可变分频比来对振荡器信号进行分频；

相位比较装置，用于产生误差信号，该误差信号表示分频后的振荡器信号和参考信号之间的相位差；

耦接装置，用于提供误差信号给振荡器以控制振荡器频率；

所述设备包括：

调制滤波装置，用于提供调制信号的低频分量以及调制信号的高频分量；

缩放装置，用于以第一增益系数来对低频分量进行缩放，并且以第二增益系数来对高频分量进行缩放；

输出端，用于传递用于控制分频比的低频分量、以及用于与误差信号结合来控制振荡器频率的经缩放的低频分量及经缩放的高频分量；

能量估计装置，用于在调制信号和误差信号的公共频率范围内产生调制信号的能量和误差信号的能量的表示；以及