[发明专利]全数字锁相环及其控制方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2012年2月27日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2012-0019677号的优先权，其公开内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及可应用于通信系统的全数字锁相环，以使用频率内插（frequency interpolation）来提高频率分辨率（frequency resolution）。

背景技术

用于现有通信系统的频率合成器（例如）可包括模拟锁相环（PLL）和数字锁相环。

首先，在模拟锁相环的情况下，可设计在制造工艺期间独立于数字库（digital library）而制造的模拟电路。

根据工艺的变化，在设计电路的过程中，模拟锁相环会耗费大量时间和成本，并且由于所供给的电力量降低，也会使通信系统的操作特性劣化。

已经研发出了数字锁相环，从而解决模拟锁相环所固有的缺陷。

数字锁相环根据振荡信号和参考信号之间的相位差，通过控制振荡信号的频率的处理，可产生具有所需频率的振荡信号。

由于用于数字锁相环的技术的逐步发展，通过发展纳米级CMOS工艺，从而对于其工艺的变化能够更容易地设计上述数字锁相环，因此可相当地减小其尺寸以及减少其电流消耗。

然而，在制造的过程中确定频率分辨率的情况下，如上所述的现有数字锁相环使用预定的数字码来控制频率相位，因此，在被制造之后不能增大频率分辨率。因此，在根据需要而要求分辨率更高时，需要与所需的分辨率相匹配的新数字锁相环。

以下相关技术文献涉及具有自校正相位数字转移功能的锁相环，但并未公开使用内插提高频率分辨率的技术特征。

[相关技术文献]

韩国专利公开第10-2010-0101005号

发明内容

本发明的一个方面提供了一种使用频率内插而能够提高频率分辨率的全数字锁相环。

根据本发明的一个方面，提供了全数字锁相环，包括：相位比较器，比较具有参考频率的目标信号的相位和具有反馈频率的数字振荡反馈信号的相位；虚拟值控制器（virtual value controller，有效值控制器），当参考频率是包含在两个预设的低和高数字码之间的频率时，将低和高数字码之间多个预设的虚拟值中的一个虚拟值设置为初始虚拟值，并且根据来自相位比较器的相位比较结果来控制初始虚拟值，从而产生经调节的虚拟值；随机数发生器，在多个虚拟值的范围内产生随机数；比较器，比较虚拟值控制器所产生的经调节的虚拟值与随机数发生器所产生的随机数之间的幅度，从而根据比较结果生成数字码；以及数控振荡器，根据来自比较器的数字码生成振荡信号。

全数字锁相环可进一步包括：数字滤波器，对来自比较器的数字码进行滤波；以及分频器，以预设的分频比对来自数控振荡器的振荡信号进行分频，从而提供具有反馈频率的数字振荡反馈信号。

当目标信号的相位超前于数字振荡反馈信号的相位时，相位比较器可提供超前相位差信号，当目标信号的相位之后于或等于数字振荡反馈信号的相位时，相位比较器可提供滞后相位差信号。

当相位差信号为超前相位差信号时，虚拟值控制器可提供通过将预设的步进值加到初始虚拟值所获得的经调节的虚拟值，并且当相位差信号为滞后相位差信号时，虚拟值控制器可提供通过从初始虚拟值中减去预设的步进值所获得的经调节的虚拟值。

当经调节的虚拟值高于随机数时，比较器可提供高数字码，并且当经调节的虚拟值等于或低于随机数时，比较器可提供低数字码。

根据本发明的另一个方面，提供了一种控制全数字锁相环的方法，包括：比较具有参考频率的目标信号的相位和具有反馈频率的数字振荡反馈信号的相位；当参考频率为包含在两个预设的低和高数字码之间的频率时，将低和高数字码之间多个预设的虚拟值中的一个虚拟值设置为初始虚拟值，并且根据来自相位比较的相位比较结果来控制初始虚拟值，从而产生经调节的虚拟值；在多个虚拟值的范围内产生随机数；比较经调节的虚拟值和随机数之间的幅度，从而根据比较结果生成数字码；以及根据数字码生成振荡信号。

该控制全数字锁相环的方法可进一步包括：对于来自产生数字码放入数字码进行滤波；以及按照预设的分频比将来自产生振荡信号的振荡信号进行分频，从而提供具有反馈频率的数字振荡反馈信号。

在比较相位的过程中，当目标信号的相位超前于数字振荡反馈信号的相位时，可提供超前相位差信号，当目标信号的相位滞后于或等于数字振荡反馈信号的相位时，可提供滞后相位差信号。