一種射頻鎖相本振源的製作方法

2023-04-29 13:29:06

專利名稱：一種射頻鎖相本振源的製作方法
技術領域：
本發明涉及微蜂窩移動通信系統的頻率切換技術，特別是涉及時分雙工(以下稱TDD)工作方式的微蜂窩移動通信系統的射頻本振源。
現有個人手持系統(以下稱PHS)中，特別是採用TDD工作方式，基站工作時需要在相鄰時隙間進行頻率快速切換，要求射頻本振源部分能在保護時間(一般幾十微秒)內實現頻率跳變，同時具有高頻率穩定度和低相位噪聲。
一般射頻本振源部分採用單個鎖相環路(以下稱PLL)來實現，包括順次相連的一個參考信號源，作鑑相用的參考頻率；一頻率綜合器，包括鑑相器、參考分頻器、固定分頻器和可變分頻器，經過分頻和鑑相後，提供相位誤差信號；一環路濾波器，將相位誤差信號轉變成電壓誤差信號；一壓控振蕩器，頻率可隨外加控制電壓變化而變化，由頻率綜合器、環路濾波器和壓控振蕩器構成反饋迴路。


圖1是一般射頻本振源的結構框圖，頻率綜合器102集鑑相器、參考分頻器、固定分頻器和可變分頻器於一體，參考信號源101提供的參考頻率信號，經頻率綜合器102內參考分頻器產生比相頻率，壓控振蕩器104輸出的反饋信號經頻率綜合器102內固定分頻器和可變分頻器產生同一比相頻率，再經頻率綜合器102內鑑相器產生一個相位誤差信號加到環路濾波器103，由環路濾波器103產生誤差電壓信號牽引壓控振蕩器104，輸出鎖定相位信號FOUT，PLLCONTROL是頻率綜合器的片選信號，可以設定為1(高電平)有效，DATA是控制頻率綜合器102內可變分頻器的信號，可改變輸出信號頻率。
上述PLL一般採用增加環路濾波器103帶寬以縮短鎖定時間，而環路帶寬增加使壓控振蕩器104噪聲增加，導致環路相位噪聲特性變壞，因此整個系統性能下降；如果跳頻間隔變大，鎖定時間越長，在這種情況下，如果仍舊以增加環路濾波器103帶寬縮短鎖定時間，環路相位噪聲特性會更壞，因此實現起來難度更大。另外單個PLL在如此短時間內實現頻率跳變，其頻率穩定度一般都很難達到PHS系統標準±3ppm內。
本發明目的在於提供一種低功耗的適用於TDD工作方式微蜂窩移動通信系統的快速頻率切換鎖相本振源，同時保證PHS系統標準的頻率穩定度小於±3ppm。
為實現本發明的目的，採用以下技術方案本發明的鎖相本振源包括一參考信號源，與兩個頻率綜合器直接相連，為其提供作鑑相用的參考頻率；所述的兩個頻率綜合器，用作分頻器和鑑相器，並提供相位誤差信號，分別與兩個環路濾波器相連；所述的兩個環路濾波器，用於將相位誤差信號轉變成電壓誤差信號，並分別與兩個壓控振蕩器相連；所述的兩個壓控振蕩器，輸出頻率可隨外加控制電壓變化而變化；這些器件分別構成兩個PLL，且兩個PLL共用一個參考信號源；兩個π型阻抗匹配網絡I，用於電路中阻抗匹配，減小信號反射，分別與兩個PLL中的壓控振蕩器連接；兩個控制特性相反的射頻單刀單擲開關，同時受PLLSELECT信號控制，並分別用作接通或關斷相應的PLL輸出信號；兩個π型阻抗匹配網絡II，用於電路中阻抗匹配，減小信號反射，分別與控制特性相反的兩個射頻單刀單擲開關連接；一個射頻單刀雙擲開關，與兩個π型阻抗匹配網絡II相連，受PLLSELECT信號控制從兩路PLL輸出信號中選取一路信號。
本發明的鎖相本振源採用兩個PLL交替鎖定所需頻率，並通過射頻開關實現快速頻率切換，這樣就可以選用適當環路濾波器帶寬，保證好的相位噪聲特性；同時具有高穩定性和低功耗。
為更好地說明本發明的目的、技術方案和優點，下面結合附圖和實施例進一步說明。
圖1是一般射頻本振源結構框圖。
圖2表示本發明的射頻鎖相本振源結構框圖。
圖3為應用本發明的TDD工作方式的移動通信系統控制兩個PLL切換的時序圖。
圖1在對現有技術發描述中已做了說明，不再詳述。
下面結合圖2，對本發明的鎖相本振源進行詳細說明。
圖2中參考標號對應所表示器件如下201表示參考信號源；202表示第一頻率綜合器；202′表示第二頻率綜合器；203表示第一環路濾波器；203′表示第二環路濾波器；204表示第一壓控振蕩器；204′表示第二壓控振蕩器；205表示第一π型阻抗匹配網絡I；205′表示第二π型阻抗匹配網絡I；206表示第一射頻單刀單擲開關；206′表示第二射頻單刀單擲開關；207表示第一π阻抗型匹配網絡II；207′表示第二π阻抗型匹配網絡II；208表示射頻單刀雙擲開關；其中兩個鎖相環PLL1和PLL2部分實現方式參見上述圖1說明。用設置頻率的程序通過控制信號線PLLCONTROL1、DATA1和PLLCONTROL2、DATA2將PLL1和PLL2輸出頻率分別設置為F1和F2。假定外設程序將射頻開關控制信號PLLSELECT設置為1(高電平)時，與PLL1連接的第一射頻單刀單擲開關206接通，射頻單刀雙擲開關208同時選通PLL1輸出信號，最後本振源部分輸出信號頻率FOUT＝F1，此時與PLL2連接的第二射頻單刀單擲開關206′關斷，其關斷的實現方式可以通過選擇與第一射頻單刀單擲開關206相反控制特性的射頻單刀單擲開關來實現，也可以通過在控制信號PLLSELECT和第二射頻單刀單擲開關206′之間加一個反相器來實現在第一射頻單刀單擲開關206開通的同時，第二射頻單刀單擲開關206′是關斷的，此時兩個射頻單刀單擲開關的控制特性是相同的；反之，當PLLSELECT為0時，與PLL2連接的第二射頻單刀單擲開關206′接通，射頻單刀雙擲開關208同時選通PLL2輸出信號，最後本振源部分輸出信號頻率FOUT＝F2，此時與PLL1連接的第一射頻單刀單擲開關206關斷。
第一π型阻抗匹配網絡I 205是用作第一壓控振蕩器204和第一射頻單刀單擲開關206之間匹配，以減小因第一射頻單刀單擲開關206工作時，引起輸出信號反射而導致第一壓控振蕩器204輸出信號產生頻率抖動，因為射頻開關都有一定的輸入駐波，射頻單刀單擲開關的數目可根據系統要求的隔離度來確定；第一π型匹配網絡II207是用作和射頻單刀雙擲開關208之間匹配，以減小因射頻單刀雙擲開關208工作而引起信號反射。同理第二π型阻抗匹配網絡I 205′是用作第二壓控振蕩器204′和第二射頻單刀單擲開關206′之間匹配，以減小因第二射頻單刀單擲開關206′工作時，引起輸出信號反射而導致第二壓控振蕩器204′輸出信號產生頻率抖動，為提高系統要求的隔離度，可以增加射頻單刀單擲開關的數目；第二π型匹配網絡II207′是用作和射頻單刀雙擲開關208之間匹配。本發明採用的π型阻抗匹配網絡能夠減小由於射頻開關工作而引起頻率抖動，而且結構簡單、降低系統功耗。
圖3為應用本發明的TDD工作方式的移動通信系統控制兩個PLL切換的時序圖。
當本振源在某一時隙T1輸出信號頻率F1，相鄰下一時隙T2輸出頻率為F2，T1和T2時隙間保護時間很短(小於30μs)。可按下述步驟操作本發明鎖相本振源由外設程序控制PLL1在T1時隙之前鎖定信號頻率F1(頻率波動範圍小於1kHz)，當PLLSELECT信號在T1時隙為1(高電平)，通過射頻開關切換，輸出頻率為F1的信號，在T2時隙之前，控制PLL2鎖定信號頻率F2(頻率波動範圍小於1kHz)，當PLLSELECT信號在T2時隙為0(低電平)，通過射頻開關切換，輸出頻率為F2的信號，下一個時隙T3重複時隙T1操作，再下一個時隙T4重複時隙T2操作，這樣本振源便實現頻率快速切換，兩個頻率切換佔用時間小於5μs，同時切換頻率間隔較寬，相對帶寬可達3％～5％。本發明的鎖相本振源設計結構簡單、頻率切換時間快、低相位噪聲而且低功耗，不僅能夠適用於微蜂窩移動通信系統，而且也適合頻率需快速切換的無線區域網。
權利要求
1.一種射頻鎖相本振源，包括一參考信號源(201)，分別與第一頻率綜合器(202)、第二頻率綜合器(202′)直接相連；所述的第一頻率綜合器(202)順次與第一環路濾波器(203)、第一壓控振蕩器(204)、第一π型阻抗匹配網絡I(205)、第一射頻單刀單擲開關(206)、第一π阻抗型匹配網絡II(207)、射頻單刀雙擲開關(208)相連；所述的第二頻率綜合器(202′)順次與第二環路濾波器(203′)、第二壓控振蕩器(204′)、第二π型阻抗匹配網絡I(205′)、第二射頻單刀單擲開關(206′)、第二π阻抗型匹配網絡II(207′)、射頻單刀雙擲開關(208)相連；控制信號PLLSELECT同時控制第一射頻單刀單擲開關(206)、第二射頻單刀單擲開關(206′)、射頻單刀雙擲開關(208)，第一射頻單刀單擲開關(206)和第二射頻單刀單擲開關(206′)的控制特性相反。
2.根據權利要求1所述的一種射頻鎖相本振源，其特徵在於所述的第一射頻單刀單擲開關(206)和第二射頻單刀單擲開關(206′)可以分別用兩個射頻單刀單擲開關來代替，以提高系統的隔離度。
全文摘要
一種射頻鎖相本振源,包括一參考信號源,分別與第一頻率綜合器、第二頻率綜合器直接相連;第一頻率綜合器順次與第一環路濾波器、第一壓控振蕩器、第一π型阻抗匹配網絡Ⅰ、第一射頻單刀單擲開關、第一π阻抗型匹配網絡Ⅱ、射頻單刀雙擲開關相連;第二頻率綜合器順次與第二環路濾波器、第二壓控振蕩器、第二π型阻抗匹配網絡Ⅰ、第二射頻單刀單擲開關、第二π阻抗型匹配網絡Ⅱ、射頻單刀雙擲開關相連;控制信號同時控制所述的兩個射頻單刀單擲開關和射頻單刀雙擲開關,所述的兩個射頻單刀單擲開關的控制特性相反;本發明能夠快速頻率切換鎖相本振源,穩定度強、低功耗。
文檔編號H04B1/40GK1332584SQ0012561
公開日2002年1月23日 申請日期2000年9月28日 優先權日2000年9月28日
發明者吳雙桂, 鄧傑, 藍善福 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司