頻率合成器的製作方法
2023-06-24 12:23:01
專利名稱:頻率合成器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於穩定頻率合成器的頻率的方法。更具體地說，本發明涉及一種藉助於通過使用鎖相環(PLL)耦合到壓控振蕩器(VCO)的基準振蕩器來穩定頻率合成器的頻率的方法。本發明還涉及一種頻率合成器。
背景技術：
在典型的現代無線收發器中，根據基準振蕩器來導出通信頻率。例如，在無線電話機中，使用基於基準振蕩器的頻率來發起與基站的通信。在已經建立連接之後，可以進一步藉助各種同步方法來改進頻率精確度，但是初始通信頻率必須足夠精確以便能夠建立初始通信。
在典型的收發器體系結構中，基準振蕩器的輸出被鎖相到VCO的輸出，並且所述VCO的輸出提供了期望的本機振蕩器(localoscillator，LO)頻率。
在圖1a中描繪了這種基於PLL的頻率產生的例子。使用相位比較器12的輸出13來穩定VCO 14的操作；VCO 14的輸出頻率15是基準振蕩器頻率11乘以分頻器鏈(divider chain)16的分頻因數(dividing factor)N。
基本的基於PLL的頻率產生利用整數計數器鏈作為分頻器，但是分數版本(fractal version)一般在∑-Δ轉換器的控制之下使用分數分頻器來近似連續輸出的頻率範圍，所述分數分頻器在兩個不同的分頻模(dividing modulo)之間交替。
如果分頻因數N被設置為動態可變的，那麼圖1a中所描繪的基於PLL的頻率產生可以發展為圖1b中所描繪的頻率合成器。
除要求向VCO提供長期頻率精確度之外，由於LO產生的載波所包含的相位噪聲越少，通信信道越適於提供無差錯信息傳輸，所以需要低基準振蕩器相位噪聲。
基準振蕩器被用作為頻率合成器中的精確且穩定的基準頻率並且提供精確且穩定的基準頻率信號以便能夠產生可變但穩定的頻率，所述頻率可以被用作為可調諧的LO頻率。
頻率合成器的輸出頻率信號的關鍵要求是穩定性、低相位噪聲以及高熱穩定性，例如具有低熱係數，並且還要求可以迅速地選擇所述輸出頻率的精確值。
在無線通信設備中，基準振蕩器通常是基於石英晶體的。石英諧振器穩定且精確的機械振動很適於產生具有優秀的長期(漂移和老化)和短期(相位噪聲)穩定性的振蕩器。此外，藉助適當的石英製備方法(例如，AT-cut)，可以把諧振頻率的溫度相關性降低為較低值(小於典型的操作溫度範圍的百萬分之幾)。石英晶體基準振蕩器模塊的主要缺點是它們相當笨重的大小並且難於與收發器模塊單片集成，所述收發器模塊典型情況下是基於高度集成的解決方案。現代微加工技術可以製造微型機械諧振器(微機電系統＝MEMS)，其諧振頻率範圍從幾個kHz直到GHz範圍。在H.J.De Los Santos的「RF MEMSCircuit Design for Wireless Communications」中給出了基於表面或整體微加工矽的這種微諧振器的例子，Artech House，Boston/London，2002年。微諧振器的優點包括尺寸小、功耗低、以及可以增加諧振器、振蕩器電子器件和器件封裝之間的集成度。單片集成和晶片級系統方法是用於增加基準振蕩器集成度的可行解決方案。微加工諧振器和集成電路的單片集成便於更複雜的微機電電路，並且可以提供完整的晶片級頻率合成器。
然而，在頻率合成器中使用基於矽的微諧振器的基礎複雜性源於它們的大溫度係數，典型情況下df/dT從-10到-30ppm/K。這種溫度相關性如果不加以應對的話則對於基準應用來說太大。因此要求補償此溫度相關性以使微諧振器適於作為頻率合成器的基準頻率。
發明內容本發明的目的是消除現有技術的缺點並且提供一種用於穩定頻率合成器的頻率的改進方法以及一種改進的頻率合成器。
本發明提供了LO頻率合成器體系結構，其中具有非零溫度係數的MEMS基準振蕩器單元用於頻率穩定，並且其中在合成器級應對基準頻率的溫度相關性。
本發明是基於以下原理的，測量諧振器溫度以便電子補償溫度相關性以及所產生的與溫度相關的頻移。通過測量如在圖1c中所描述的MEMS諧振器的溫度T並且通過使用已知的頻率vs.溫度函數fr(T)，諧振頻率變為精確定義的量，其可以用來改進依照圖1b的現有技術頻率合成器的穩定性。
在優選實施例中，溫度測量是基於激勵MEMS諧振器中具有不同溫度係數的兩個模式。通過查看兩個模式的頻移，可以測量並且電補償溫度的改變。此方法具有以下優點1)不需要溫度傳感器來消除與所述傳感器和諧振器的溫度差異相關聯的溫度瞬時滯後，2)頻率測量是準確的並且直接數字地實現，和3)由於諧振器也是傳感器，所以不需要附加傳感器。這簡化了構造並且降低了成本。
在所附權利要求
中詳細地給出了本發明的特徵。
在本發明中所給出方法的主要優點在於，因為在頻率合成中直接考慮MEMS振蕩器的相當大的(但是可預測的)溫度相關性，所以在振蕩器本身不被補償的情況下，基準振蕩器的長期穩定性和低相位噪聲可以被更好地優化。使用所描述的方法，MEMS基準振蕩器可以(單片地)集成為無線收發器模塊的一部分。
結合附圖根據本發明的以下具體實施方式
，將更清楚地理解本發明的上述和附加目的、特徵和優點，其中圖1a是典型的基於PLL的頻率合成器的框圖，其中VCO產生LO頻率，
圖1b是頻率合成器的簡化框圖，圖1c是依照本發明的頻率合成器的簡化框圖，圖2a是依照本發明優選實施例的頻率合成器的框圖，圖2b是依照本發明實施例的簡化頻率合成器的框圖，圖2c是依照本發明另一實施例的頻率合成器的框圖，圖3a和3b圖示了對方形板諧振器(square plate resonator)所觀察的具有不同溫度係數的兩個振動模式，圖4公開了兩個方形板振動模式的測量頻率係數，圖5a、5b圖示了用於同時檢測兩個方形板振動模式的兩種方法，和圖6圖示了利用根據兩個模式測量所提取的溫度信息來實現的本發明優選實施例。
具體實施方式本發明涉及一種通過使用基準振蕩器來穩定頻率合成器的頻率的方法，所述基準振蕩器使用鎖相環(PLL)或頻率比較控制器耦合到壓控振蕩器(VCO)，其中利用基準MEMS振蕩器來穩定所述VCO，藉此通過測量MEMS諧振器的溫度T並且通過使用其已知的頻率vs.溫度函數fr(T)，輸出頻率變為精確定義的量，其可以被用為頻率合成器中的基準。
在下面對於基於MEMS振蕩器的頻率合成器給出了三種穩定方法。
依照第一方法，利用在圖2a中所描繪的框圖，VCO 24產生LO頻率(例如在1GHz)fLO。典型情況下以相當低的頻率(例如在10MHz)操作MEMS基準振蕩器21。VCO輸出頻率在分頻器25中被分頻，以便使分頻器的輸出頻率28等於MEMS基準振蕩器頻率。它們的相對相位由相位檢測器22來檢測，並且在低通濾波(LPF)23之後，該結果被用來穩定VCO 24。此環路形成了基本PLL，如先前所描述。
MEMS基準振蕩器21的頻率隨溫度是不穩定的，但是其隨溫度而變的頻率偏移可以通過修改分頻器25來補償。
先前已知的可連續調諧的分數N分頻器(fractional-N divider)技術可以方便地用來調節分頻器鏈(divider chain)25的計數。這可以例如通過使用∑-Δ調製器技術來實現，所述∑-Δ調製器技術連續地調節分頻器級的計數模N。使用∑-Δ調製器27來調節26分頻器25，VCO頻率變為基準頻率的N+x[n]倍並且可以是幾乎可連續調整的。N表示分頻器的模整數設置(module integer setting)而x[n]是用來控制∑-Δ調製器27的相位檢測器輸出信號28。
根據所測量29的MEMS基準振蕩器21的溫度T和MEMS基準21的T相關性f(T)，使用LOGIC(邏輯)電路30來產生x[n]32信號，所述x[n]信號使Δ-∑調製器27補償由溫度引發的MEMS基準振蕩器21的輸出頻率偏移。
所述補償藉助於用於調節分頻器鏈25的模N的Δ-∑調製器27。邏輯電路30可以有益地使用查找表31，所述查找表31提供使用所測量的基準振蕩器21的溫度T而選擇的所需要的校正控制信號x(n)。基準頻率中的製造容差偏移也被校準並可以依照相同方式被額外用於調節x[n]，例如通過使用二維查找表31或適當的組合算法。
使用稍後所描述的技術來實現MEMS基準振蕩器21。可以根據體聲波(bulk acoustic wave，BAW)操作使用單個MEMS振蕩器來提供基準振蕩器的長期穩定性和低相位噪聲。如果必要的話，可以使用兩個或多個MEMS組件來實現基準振蕩器的改進性能，其中所述MEMS組件的屬性被有選擇地組合。例如，可以通過組合兩個MEMS組件的屬性來得出基準振蕩器的長期穩定性和低相位噪聲。
在圖2b中描繪了第二方法的框圖。它圖示了VCO 44自身能夠產生具有所要求的頻譜純度(相位噪聲)的信號並且只需要基準振蕩器41來提供長期頻率穩定性的情況。
在這種情況下，可以使VCO反饋環路是非常窄帶的，並且可以在分頻器43中使用恆定的整數N進行分頻來產生輸出以便在混合器42中與來自基準振蕩器41的基準頻率相混合。混合器42輸出混合頻率的總和以及差異頻率，但是在低通濾波器48之後只有基準頻率fr和經分頻的VCO輸出頻率fVCO/N之間的低頻差異頻率fbeat＝fr-fVCO/N(或fVCO/N-fr)保留，並且可以用來產生VCO的控制信號，所述控制信號調節VCO以便輸出期望的頻率。重要的是應當注意，VCO輸出信號不必是基準信號的恆定倍數。通過適當地選擇差異頻率fbeat，可以精調輸出頻率fVCO＝N·(fr-fbeat)。這可以用來數字補償在基準振蕩器中由溫度引發的改變。
VCO控制信號49由邏輯電路45產生並且可以向此控制信號進一步添加校正控制電壓以便產生VCO的調諧電壓，其另外為基準振蕩器校正與溫度相關的頻率偏移和/或在校準期間所發現的偏移。
如果頻率的相對頻率感測不改變，才可以使用所描述的混合方法。另一更通用的方法是通過使用一個公共信號選通計數器來直接計數兩個較低頻率信號fr和fVCO/N來確定頻率差異及其感測。該時鐘例如可以是所述信號中的任何一個。
邏輯電路45輸出調諧控制電壓49，所述調諧控制電壓49按照這樣一種方式取決於頻率差異，即，經分頻的VCO輸出頻率和基準頻率之間的差異頻率更接近於期望的頻率差異。
取決於所測量的振蕩器溫度T和任何校準校正(calibrationcorrection)的電壓可以另外被設置來調節VCO 44的調諧電壓，有益地是通過簡單地使用查找表和DAC來調節。依照先前針對第一方法所描述的相同方式，查找表可以包含校準校正值和取決於MEMS基準振蕩器的已知的與溫度相關的特性的校正值。
此方法的有益實施例是藉助模擬方法使用頻率差異來控制VCO並且使用邏輯電路45和控制信號50來為溫度和校準校正數字地調節整數計數器鏈以便改變分頻器計數器鏈43的分頻模。
每當合成器分頻器使用整數值來分頻時(例如對於信道選擇)，邏輯電路如果被饋送了期望信道的信息，那麼可以迅速地提供信道選擇，在圖2b的例子中，邏輯電路45可以直接地向期望的信道提供所需要的、經溫度校正的N，並且從而提供迅速的信道選擇。
在收發器中用於迅速信道選擇的此方法不局限於在圖2b中所描繪的方法，而是每當校正值被安排來修改計數器鏈時就可以使用。從而此方法也可以與優選實施例一起使用。在未示出的一個有利實施例中，使用三維表來代替二維校正表以便為製造校準校正、基準振蕩器溫度校正和信道選擇頻率偏移的所有組合提供校正值。
可以依照對本領域技術人員來說顯而易見的許多其它方式來實現向計數器鏈提供溫度、校準或信道校正的N值。例如除改變計數器鏈的模或使用分數方法之外，可以通過以規則的速率增加或減小計數來修改計數器本身的計數值以便增加或減小輸出頻率。此方法(通常在相位累加器中用來給出固定的相位偏移)可以針對連續相位改變而容易地修改，其實際上提供了可控制地增加或減少輸出頻率。
圖2c是依照本發明另一實施例的頻率合成器的框圖，其中使用偏移合成器來用於VCO 55輸出頻率的溫度穩定。VCO產生LO頻率(例如在1GHz)fLO。MEMS基準振蕩器51提供了基準頻率，典型情況下為10MHz。VCO輸出頻率在分頻器54中被分頻，並且使用混合相位檢測器52把經分頻的VCO輸出與基準振蕩器相混合。利用低通濾波器53來濾波混合器輸出以便獲得f1＝fVCO-fr。第二混合器57用來把由振蕩器58所提供的偏移頻率foffset添加到所述信號。在利用第二低通濾波器56濾波之後，獲得所產生的頻率f2＝f1-foffset。當相位環路被鎖定時，頻率f2是零並且VCO輸出等於fVCO＝N·(fr+foffset).
MEMS基準振蕩器51的頻率隨溫度是不穩定的，但是其隨溫度而變的頻率偏移可以通過調節foffset來補償。根據所測量的MEMS基準的溫度T和MEMS基準51的T相關性f(T)，邏輯電路60和查找表59用來控制偏移振蕩器58。偏移振蕩器可以是具有寬調諧範圍的VCO或MEMS振蕩器(例如撓性振蕩器)。
依照本發明另一實施例，以兩個模式同時激勵矽諧振器，每個模式具有不同的溫度係數。在圖3中示出了用於示出這兩類模式的有用諧振器結構的例子。圖3a圖示了板中的擴展模式振動(在f0＝13.1MHz，Q＝120000)並且圖3b是Lamé模式振動(在f0＝12.1MHz，Q＝60000)。擴展振動模式被表徵為保留原始方形的2-D板擴展(plateexpansion)。Lamé模式被表徵為保留板體積的板彎曲(platebending)。所述組件可以通過絕緣體上矽結構(silicon-on-insulatorSOI)晶片的深度反應離子蝕刻來製造。可以利用角錨定(T型角錨定)來電接觸到諧振器使得可以利用一個掩模來製造整個器件。另外已經示出非常適於獲得低相位噪聲的擴展模式，參見V.Kaajakari、T.Mattila、A.Oja、J.Kiihamaki、H.Kattelus、M.Koskenvuori、P.Rantakari、I.Tittonen和H.Sepp刊登於Transducers′03的論文「Square-Extensional Mode Single-Crystal Silicon MicromechanicalRF-resonator」(Boston，2003年6月)。圖4示出了兩個模式中所測量的溫度相關性，所述兩個模式彼此不同。
在圖5a和圖5b中描繪了兩個振動的同時且獨立的檢測。在圖5a和5b中，示出了聲模(BAW)矽諧振器，包括方形板、在所述板的各個面上提供電容耦合的電極ELE1-ELE4、被連接到所述電極的電壓源Uin和Ubias和輸出電壓。利用在圖5a中所示出的差分電極結構，可以利用相同電極來檢測兩個模式。這對於這兩個模式給出了最大的信號幅度但是使振蕩器電子器件變得複雜。在圖5b中所示出的結構使用具有不同偏壓的不同電極(對於另一Lamé電極來說具有不同的極性)以便激勵和/或激勵Lamé和擴展模式。驅動電子器件更為簡單並且兩個模式具有良好的隔離，但是該結構對於信號功率來說並非是最優的。為簡單起見，所示出兩個模式的電極大小相等，但是實際的實現方式可以對於用來產生基準頻率的模式使用較大電極並且對於用來產生溫度信息的模式使用較小電極。
在相同諧振器中檢測兩個模式的替換方式是在鄰近熱觸點中(例如在相同的襯底上)製造兩個諧振器，以板擴展模式驅動一個諧振器並且以Lamé模式驅動另一個諧振器。由於這些諧振器在相同的矽襯底上，所以諧振器溫度是高度相關的。此結構的好處在於所述模式在電和機械上是隔離的並且簡化了振蕩器電子器件。
還可以使用其它微諧振器結構來產生溫度信息。例如，可以從扭轉和撓性梁振動模式獲得溫度信息，因為這兩個模式也具有不同的溫度相關性。或者，可以使用由具有不同溫度相關性的不同材料製成的兩個諧振器。
可以如下產生頻率補償所需的溫度信息兩個模式在頻率f1和f2諧振。兩個模式被同時激勵並且由兩個諧振所產生的脈衝如先前描述被檢測並且分別在計數器1和2中計數。如果計數器1已經存儲N1個周期，那麼計數器2已經在相同時間內存儲了N2＝f2/f1·N1個周期。保持N1固定，從而可以獲得溫度。
這種溫度信息可以由本發明用來依照第一方法、其簡化形式和第三方法來校正頻率合成器的輸出頻率。也可以使用其它溫度測量方法來實現頻率補償，但是雙模式方法尤其適用於MEMS基準振蕩器。
如在圖6中所描述，可以直接使用此雙模式方法來使基準振蕩器用於高頻率合成器。所描繪的合成器使用基準振蕩器和分數N的鎖相環路。基準振蕩器71具有兩個頻率輸出72和73，其具有不同的溫度相關性。頻率輸出72被設計成具有低相位噪聲。這些輸出72和73利用計數器174和計數器275來計數。如先前已經描述，計數器輸出由邏輯電路77用來計算振蕩器溫度。使用溫度信息連同在存儲器76中所存儲的校準信息來計算分頻器83中的正確的分頻因數N，以產生由fVCO＝N·f1所給出的期望LO頻率。由於f1取決於溫度，所以所要求的分頻N因數可能是分數而不是整數。
使用VCO 80合成期望的頻率來產生LO頻率。VCO輸出頻率在分頻器83中被分頻，以便使分頻器的輸出頻率81等於MEMS基準振蕩器頻率72。依照先前所描述的方式由分數∑-Δ調製器82來改變分頻器83中的分頻因數。邏輯電路77用來控制∑-Δ調製器以便獲得分數分頻。基準振蕩器信號72和經分頻的信號81之間的相對相位由相位檢測器78來檢測，並且在LPF 79中低通濾波之後，使用相位比較結果來穩定VCO 80。如先前所描述，此環路形成了基本PLL。
基準振蕩器71被設計成使得輸出信號72主要具有低相位噪聲並且只是其次才具有高溫穩定性。期望的LO頻率使用具有低質量因數的壓控振蕩器來合成，並且因此為了良好的穩定性而被鎖定到基準振蕩器以便提供低抖動的LO信號，該信號為載波信號及其它用途所需要。
使用分數N調製器以便對VCO頻率進行分數分頻來校正任何基準振蕩器頻移。
所存儲的校準值和已知的溫度相關性由邏輯電路用來控制分數N調製器。
可以有益地使用∑-Δ調製器來實現分數N PLL。此技術提供了幾乎連續的頻率調諧並且已經被證明能夠滿足GSM相位噪聲規範。
對本領域技術人員來說顯然，本發明的不同實施例不局限於上述例子，而是它們可以在所附權利要求
的範圍內改變。
權利要求
1.一種藉助於耦合到壓控振蕩器(VCO)的基準振蕩器單元來穩定頻率合成器的頻率的方法，其中所述合成器裝備有鎖相環(PLL)來穩定所述壓控振蕩器的操作，其特徵在於所述基準振蕩器單元是MEMS(微機電系統)基準振蕩器單元，測量所述MEMS基準振蕩器單元的溫度，通過使用頻率/溫度函數、依照所測量的溫度來校正輸出頻率。
2.如權利要求
1所述的用於穩定頻率合成器的頻率的方法，其中所述壓控振蕩器產生本機振蕩器頻率，所述壓控振蕩器輸出頻率被分頻成等於所述MEMS基準振蕩器頻率，並且它們的相對相位被檢測並用於調諧所述壓控振蕩器，其特徵在於使用分頻器來補償隨溫度而變的基準頻率偏移誤差。
3.如權利要求
2所述的用於穩定頻率合成器的頻率的方法，其特徵在於，使用∑-Δ調製器技術來實現可調諧的(分數-N)分頻器，藉此使用對所述分頻器的∑-Δ調製器反饋，壓控振蕩器頻率變為所述基準頻率的N+x[n]倍，其中N表示分頻器的整數設置並且x[n]是用於引導所述∑-Δ調製器的輸入序列，並且根據所測量的MEMS振蕩器(T)的溫度(T)和基準頻率T相關性fr(T)，使用邏輯電路來產生x[n]，所述x[n]用於補償由溫度引發的基準頻率的偏移。
4.如權利要求
2所述的用於穩定頻率合成器的頻率的方法，其特徵在於，所述壓控振蕩器自身能夠產生具有所要求的頻譜純度(相位噪聲)的信號，並且需要基準振蕩器來提供長期頻率穩定性，藉此通過計數拍頻(fr-fVCO/N)來求解所述基準頻率fr和經分頻的VCO頻率(fVCO/N)之間的差異，然後把所述頻率差異與所測量的T和已知函數fr(T)相組合以便產生用於VCO的正確的調諧電壓。
5.如權利要求
2所述的用於穩定頻率合成器的頻率的方法，其特徵在於，所述壓控振蕩器自身能夠產生具有所要求的頻譜純度(相位噪聲)的信號，並且需要基準振蕩器來提供長期頻率穩定性，藉此通過利用所述基準頻率fr和經分頻的VCO頻率(fVCO/N)信號之一作為計數的時鐘來直接計數這兩個頻率(fr)和(fVCO/N)，從而求解這兩個頻率(fr)和(fVCO/N)之間的差異，並且其中然後把所述頻率差異與所測量的T和已知函數fr(T)相組合以便產生用於VCO的正確的調諧電壓。
6.如權利要求
1所述的用於穩定頻率合成器的頻率的方法，其特徵在於，使用可以調諧的第二低頻振蕩器來進行對上變頻PLL中的基準振蕩器頻率的溫度補償。
7.如權利要求
1所述的用於穩定頻率合成器的頻率的方法，其特徵在於，將偏移合成器用於VCO(55)輸出頻率的溫度穩定，所述VCO產生LO頻率，所述MEMS基準振蕩器(51)提供基準頻率，所述VCO輸出頻率在分頻器(54)中被分頻並且使用混合相位檢測器(52)把經分頻的VCO輸出與基準振蕩器相混合，利用低通濾波器(53)來對混合器輸出進行濾波以便獲得f1＝fVCO-fr，使用第二混合器(57)來把由振蕩器(58)所提供的偏移頻率(foffset)添加到信號，而且在利用第二低通濾波器(56)濾波之後，獲得所產生的頻率(f2＝f1-foffset)。
8.如權利要求
1所述的用於穩定頻率合成器的頻率的方法，其特徵在於，通過在MEMS諧振器中激勵具有不同溫度係數的兩個模式來測量溫度，其中通過查看所述兩個模式的頻移，可以測量溫度的改變。
9.如權利要求
1所述的用於穩定頻率合成器的頻率的方法，其特徵在於，在PLL計數器鏈的相位累加器中以恆定速率連續地增加或減去由不管任何方法的溫度測量所選擇的校正值，以便根據所述溫度來增加或減小所述輸出頻率。
10.一種頻率合成器，裝備有被耦合到壓控振蕩器(VCO)以便穩定頻率合成器的頻率的基準振蕩器，其中所述合成器裝備有鎖相環(PLL)以便穩定所述壓控振蕩器的操作，其特徵在於基準振蕩器單元是MEMS(微機電系統)基準振蕩器單元，而且頻率合成器具有用於測量MEMS基準振蕩器單元的溫度、並且用於通過使用頻率/溫度函數依照所測量的溫度來校正輸出頻率的裝置。
11.如權利要求
10所述的頻率合成器，其特徵在於，至少一個組件是具有方形板和在所述板的各個面上所布置的用於電容耦合的電極的微機械體聲波模式(BAW)矽諧振器，其中振動模式被表徵為用於保留原始方形的2-D板擴展。
12.如權利要求
10所述的頻率合成器，其特徵在於包括用於產生本機振蕩器頻率的裝置，用於對壓控振蕩器輸出頻率進行分頻以便等於MEMS基準振蕩器頻率的裝置，和用於檢測它們的相對相位以及用於調諧壓控振蕩器的裝置。
13.如權利要求
12所述的頻率合成器，其特徵在於包括一個分頻器以便補償隨溫度而變的基準頻率偏移誤差。
14.如權利要求
12所述的頻率合成器，其特徵在於，可調諧的(分數-N)分頻器是∑-Δ調製器。
15.如權利要求
12所述的頻率合成器，其特徵在於，壓控振蕩器具有用於由自身產生具有所要求的頻譜純度(相位噪聲)的信號的裝置，並且需要基準振蕩器來提供長期頻率穩定性。
16.如權利要求
10所述的頻率合成器，其特徵在於，偏移合成器被用於VCO(55)輸出頻率的溫度穩定，而且它包括產生LO頻率的VCO，所述MEMS基準振蕩器(51)提供基準頻率，所述VCO用於在分頻器(54)中對輸出頻率進行分頻，並且使用混合相位檢測器(52)把經分頻的VCO輸出與基準振蕩器相混合，利用低通濾波器(53)來對混合器的輸出進行濾波以便獲得f1＝fVCO-fr，使用第二混合器(57)來把由振蕩器(58)所提供的偏移頻率(foffset)添加到信號，而且存在用於在利用第二低通濾波器(56)濾波之後獲得所產生的頻率(f2＝f1-foffset)的裝置。
17.如權利要求
10或11所述的頻率合成器，其特徵在於，MEMS諧振器具有溫度係數不同的兩個模式，使得通過在MEMS諧振器中激勵具有不同溫度係數的兩個模式來測量溫度，其中通過查看所述兩個模式的頻移，可以測量溫度的改變。
18.如權利要求
19所述的頻率合成器，其特徵在於，它具有用於同時檢測所述兩個模式的裝置。
19.如權利要求
18所述的頻率合成器，其特徵在於，電極結構具有用於利用相同電極檢測兩個模式的裝置。
20.如權利要求
18所述的頻率合成器，其特徵在於，所述電極結構具有不同偏壓的不同電極(對於另一Lamé電極來說具有相反的極性)以便激勵Lamé和擴展模式。
21.如權利要求
18所述的頻率合成器，其特徵在於，所述電極結構具有用於激勵兩個模式的不同諧振器。
22.如權利要求
10所述的頻率合成器，其特徵在於，它包括基準頻率振蕩器和鎖相環(分數-N PLL)，藉此基準振蕩器給出用於產生溫度信息的頻率(f1)和(f2)，所述振蕩器被設計成使得信號頻率f1具有低相位噪聲，而且利用壓控振蕩器(VCO)來合成期望的頻率。
23.如權利要求
10所述的頻率合成器，其特徵在於，所述頻率合成器具有三維表以便為製造校準校正、基準振蕩器溫度校正和信道選擇頻率偏移的所有組合提供校正值。
專利摘要
一種藉助於耦合到壓控振蕩器(VCO)的基準振蕩器單元來穩定頻率合成器的頻率的方法和頻率合成器，其中所述合成器裝備有鎖相環(PLL)以便穩定壓控振蕩器的操作，其中所述基準振蕩器單元是MEMS(MicroElectromechanicalSystem，微機電系統)基準振蕩器單元，測量MEMS基準振蕩器單元的溫度，並且通過使用頻率/溫度函數依照所測量的溫度來校正輸出頻率。
文檔編號H03L7/16GK1993890SQ20048004361
公開日2007年7月4日 申請日期2004年6月24日
發明者託米·馬蒂拉, 奧利·加庫拉, 維利·卡加卡裡, 阿奈·奧加, 海基·塞帕 申請人:諾基亞公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan