[发明专利]一种应用于自动频率控制（AFC）的环路粗调算法

说明书

技术领域

本发明主要涉及射频收发器时钟系统设计领域，特别涉及一种应用于自动频率控制系统的环路粗调算法，该算法使得自动频率控制系统能够快速完成环路粗调，进入微调环路锁频阶段。

背景技术

在移动通信中，接收系统为了完成对接收到的射频调制信号的解调，需要产生一个与射频调制信号载波频率一致的本地振荡信号——本振信号。同时在通信过程可能对信道进行实时切换，时钟系统必须快速进行跳频，因此对自动频率控制系统的环路锁定时间要求非常严格，一般在50us左右。

作为接收机中的关键模块，自动频率控制系统主要提供一个精确的本振信号。由于各种非理想因素，自动频率控制系统提供的本振信号会存在频率偏差，其中多数非理想因素为工作环境温度、工艺角偏差、电源不稳定等。如果本振信号频率的精度不够且自动频率控制系统不能及时纠正，则输入信号解调性能可能会严重恶化，导致误码率增加。

自动频率控制系统能够实时快速纠正本振信号频率的漂移和偏差，使得本振信号频率能够稳定在目标频率的一定偏差范围内，保证接收到射频信号能够正确进行解调。对于传统的自动频率控制系统，主要采用锁相环结构进行实现，环路锁定与环路带宽、电荷泵的充放电电流大小以及压控振荡器的频率敏感参数相关。一般为了实现快速锁频，粗调环路会采用大的电荷泵电流，高带宽的低通滤波器，进入粗调锁频误差后，切换成小的电荷泵电流和低带宽的低通滤波器进行微调，最后实现环路锁定。由于电荷泵电流的失配、环路带宽设计的约束性，导致锁相环结构的自动频率控制系统粗调速度慢，粗调误差也不可能设置太小，从而使得对正常通信过程中不同信道进行跳频时出现锁频时间长，相位噪声性能差等现象。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种应用于自动频率控制系统的环路粗调算法。该算法主要采用数字逻辑进行实现，避免了传统锁相环结构粗调过程中粗调时间长，粗调误差大等缺陷，使得跳频过程中环路能够快速把数控振荡器（DCO）频率牵引进入微调范围内，然后切换到常规锁相环微调环路，实现目标频率的精确锁定。

发明内容

本发明要解决的问题在于：针对现有技术存在的问题，本发明提一种应用于自动频率控制系统的环路粗调算法，该算法保证自动频率控制系统能够快速达到粗调误差，进入环路微调阶段，保证在要求时间内完成环路锁频。

为实现上述技术问题，本发明提出的解决方案为：一种应用于自动频率控制系统的环路粗调算法，其特征是：数控振荡器（DCO）门阵列电容控制码和对应有效容值一一对应，即：

其中a₀~a_n为门阵列电容控制码，取值为0或1，C₀~C_n为带不同权重的门阵列电容单元的容值；

数控振荡器门阵列电容每个电容容值与单位电容容值C_unit比例为其对应的权重，即：

W₀=C₀/C_unit

W₁=C₁/C_unit

…..

W_n=C_n/C_unit

数控振荡器（DCO）频率和门阵列电容的有效容值一一对应，即：

其中L为数控振荡器的LC谐振腔中的有效电感值，Fre_DCO为数控振荡器的振荡频率。

上述的环路粗调算法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：设置第一DCO门阵列电容权重W_1(W_1=a_{0_1}*W₀+...+ a_{n_1}*W_n)，产生第一DCO振荡频率Fre_DCO1，即：

步骤二：设置第二DCO门阵列电容权重W_2(W_2=a_{0_2}*W₀+...+ a_{n_2}*W_n)，产生第二DCO振荡频率Fre_DCO2，即：

步骤三：获取数控振荡器门阵列电容权重关于数控振荡器工作频率的特征曲线，即：

步骤四：设置目标DCO频率，通过门阵列电容权重关于频率的特征曲线，获得该目标频率对应的门阵列电容权重W，最终获得门阵列电容的控制码；