一種寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法和裝置製造方法
2023-10-25 11:35:22 2
一種寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法和裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法及裝置，該泵電流配置方法用於配置鎖相環中的電荷泵的泵電流，而且，該泵電流配置方法包括：A.在環路濾波器的帶寬相同的前提下，確定電荷泵的泵電流的函數，所述泵電流的函數與頻點相關；B.根據所述電荷泵的泵電流的函數，計算目標頻點所對應的泵電流，並使用該目標頻點所對應的泵電流配置電荷泵。實施本發明的技術方案，改善了寬頻帶頻率合成器的閉環特性，使得閉環特性不受壓控增益和分頻比的制約，從而減少出現信噪比、誤碼率或者雜散等問題，提高了頻率合成器的整體性能。
【專利說明】一種寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及數字無線通信領域，尤其涉及一種寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法和裝置。
【背景技術】
[0002]頻率合成器在現代通信系統和信息處理系統中十分重要。它不僅作為射頻通信系統發射接收機的本地振蕩源和數位訊號處理器的時鐘源，而且它的性能指標直接決定系統的性能指標。寬頻帶頻率合成器可以提高通信系統的頻帶利用率，目前作為無線通信系統的核心已廣泛應用於數字無線通信以及其他電子系統中。
[0003]寬頻帶頻率合成器的設計核心是寬頻帶壓控振蕩器(VoltageControl0scillator，VC0)的設計和寬頻帶閉環特性的設計。在當前的寬頻段無線通信系統中，泵電流的選取是固定的，壓控振蕩器的設計通常優先考慮頻率範圍和相位噪聲的設計。在頻率範圍和相位噪聲滿足要求的情況下才能進行壓控振蕩器的壓控增益(KV)特性的設計。寬頻帶頻率合成器的頻率範圍越寬，頻率範圍和相位噪聲的設計難度就越大，壓控振蕩器的壓控增益的變化越大；同時，頻率範圍越寬，分頻比的變化就越大。壓控增益的變化和分頻比的變化越大會導致環路帶寬變化越大，從而使得寬頻帶的頻率合成器的高低兩端頻點的閉環特性差異越大。閉環特性的差異會引起頻率合成器的鎖定時間變長以及相位噪聲特性不一致等問題，進而導致系統出現信噪比、誤碼率或者雜散等問題，惡化了全頻段的系統整體性能。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述頻率合成器的閉環特性差異大的缺陷，提供一種寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法及裝置，能改善頻率合成器的閉環特性。
[0005]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:提供一種寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法，用於配置鎖相環中的電荷泵的泵電流，所述鎖相環包括依次連接的鑑相器、電荷泵、環路濾波器和壓控振蕩器，及連接在壓控振蕩器的輸出端和鑑相器的輸入端之間的分頻器，所述泵電流配置方法包括:
[0006]A.在環路濾波器的帶寬相同的前提下，確定電荷泵的泵電流的函數，所述泵電流的函數與頻點相關；
[0007]B.根據所述電荷泵的泵電流的函數，計算目標頻點所對應的泵電流，並使用該目標頻點所對應的泵電流配置電荷泵。
[0008]在本發明所述的寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法中，所述步驟A包括:
[0009]Al.根據所選取的至少三個不同頻點及其分別所對應的壓控增益值，確定壓控振蕩器的壓控增益與頻點之間的函數關係；
[0010]A2.確定鎖相環的開環傳輸函數，並在環路濾波器的帶寬相同的前提下，根據所述開環傳輸函數確定兩個不同頻點的泵電流與壓控增益及頻點之間的函數關係；
[0011]所述步驟B包括:
[0012]B1.根據兩個不同頻點的泵電流與壓控增益及頻點之間的函數關係、壓控增益與頻點之間的函數關係、特定頻點及所述特定頻點所對應的泵電流，計算目標頻點所對應的泵電流；
[0013]B2.使用該目標頻點所對應的泵電流配置電荷泵。
[0014]在本發明所述的寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法中，所述步驟A包括:
[0015]Al.根據所選取的至少三個不同頻點及其分別所對應的壓控增益值，確定壓控振蕩器的壓控增益與頻點之間的函數關係；
[0016]A2.確定鎖相環的開環傳輸函數，並在環路濾波器的帶寬相同的前提下，根據所述開環傳輸函數確定兩個不同頻點的泵電流與壓控增益及頻點之間的函數關係；
[0017]A3.根據兩個不同頻點的泵電流與壓控增益及頻點之間的函數關係、壓控增益與頻點之間的函數關係、特定頻點及所述特定頻點所對應的泵電流，計算至少三個不同頻點分別所對應的泵電流；
[0018]A4.根據所述至少三個不同頻點及其分別所對應的泵電流，確定電荷泵的泵電流與頻點之間的函數關係；
[0019]所述步驟B包括:
[0020]B3.根據電荷泵的泵電流與頻點之間的函數關係，計算目標頻點所對應的泵電流；
[0021]B2.使用該目標頻點所對應的泵電流配置電荷泵。
[0022]在本發明所述的寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法中，所述步驟Al為:根據所選取的至少三個不同頻點及其分別所對應的壓控增益值，通過matlab擬合函數擬合壓控振蕩器的壓控增益與頻點之間的函數關係。
[0023]在本發明所述的寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法中，所述步驟A4為:根據所述至少三個不同頻點及其分別所對應的泵電流，通過matlab擬合函數擬合電荷泵的泵電流與頻點之間的函數關係。
[0024]本發明還構造一種寬頻帶頻率合成器的泵電流配置裝置，用於配置鎖相環中的電荷泵的泵電流，所述鎖相環包括依次連接的鑑相器、電荷泵、環路濾波器和壓控振蕩器，及連接在壓控振蕩器的輸出端和鑑相器的輸入端之間的分頻器，所述泵電流配置裝置包括:
[0025]函數確定單元，用於在環路濾波器的帶寬相同的前提下，確定電荷泵的泵電流的函數，所述泵電流的函數與頻點相關；
[0026]計算配置單元，用於根據所述電荷泵的泵電流的函數，計算目標頻點所對應的泵電流，並使用該目標頻點所對應的泵電流配置電荷泵。
[0027]在所述的寬頻帶頻率合成器的泵電流配置裝置中，所述函數確定單元包括:
[0028]第一單元，用於根據所選取的至少三個不同頻點及其分別所對應的壓控增益值，確定壓控振蕩器的壓控增益與頻點之間的函數關係；
[0029]第二單元，用於確定鎖相環的開環傳輸函數，並在環路濾波器的帶寬相同的前提下，根據所述開環傳輸函數確定兩個不同頻點的泵電流與壓控增益及頻點之間的函數關係；[0030]所述計算配置單元包括:
[0031]第一計算單元，用於根據兩個不同頻點的泵電流與壓控增益及頻點之間的函數關係、壓控增益與頻點之間的函數關係、特定頻點及所述特定頻點所對應的泵電流，計算目標頻點所對應的泵電流；
[0032]配置單元，用於使用該目標頻點所對應的泵電流配置電荷。
[0033]在所述的寬頻帶頻率合成器的泵電流配置裝置中，所述函數確定單元包括:
[0034]第一單元，用於根據所選取的至少三個不同頻點及其分別所對應的壓控增益值，確定壓控振蕩器的壓控增益與頻點之間的函數關係；
[0035]第二單元，用於確定鎖相環的開環傳輸函數，並在環路濾波器的帶寬相同的前提下，根據所述開環傳輸函數確定兩個不同頻點的泵電流與壓控增益及頻點之間的函數關係;
[0036]第三單元，用於根據兩個不同頻點的泵電流與壓控增益及頻點之間的函數關係、壓控增益與頻點之間的函數關係、特定頻點及所述特定頻點所對應的泵電流，計算至少三個不同頻點分別所對應的泵電流；
[0037]第四單元，用於根據所述至少三個不同頻點及其分別所對應的泵電流，確定電荷泵的泵電流與頻點之間的函數關係；
[0038]所述計算配置單元包括:
[0039]第二計算單元，用於根據電荷泵的泵電流與頻點之間的函數關係，計算目標頻點所對應的泵電流；
[0040]配置單元，用於使用該目標頻點所對應的泵電流配置電荷泵。
[0041]在所述的寬頻帶頻率合成器的泵電流配置裝置中，所述第一單元，用於根據所選取的至少三個不同頻點及其分別所對應的壓控增益值，通過matlab擬合函數擬合壓控振蕩器的壓控增益與頻點之間的函數關係。
[0042]在所述的寬頻帶頻率合成器的泵電流配置裝置中，所述第四單元用於根據所述至少三個不同頻點及其分別所對應的泵電流，通過matlab擬合函數擬合電荷泵的泵電流與頻點之間的函數關係。
[0043]實施本發明的技術方案，在配置電荷泵的泵電流之前，需要先確定電荷泵的泵電流的函數，而該泵電流的函數是與頻點相關的。在配置電荷泵的泵電流時，根據該泵電流的函數，計算頻率合成器所輸出的目標頻點所對應的泵電流，所以，泵電流值與頻率合成器所輸出的全頻段頻率一一對應。而且，確定泵電流的函數的前提是環路帶寬相同，所以，在使用該泵電流的函數計算頻率合成器所輸出的全頻段頻率中的每個頻點所對應的泵電流，並使用所計算的泵電流配置電荷泵時，頻率合成器所輸出的全頻段頻率中的每個頻點的環路帶寬相同，因此，可以在壓控振蕩器的壓控增益特性以及分頻比變化很大情況下改善寬頻帶頻率合成器的閉環特性，使得閉環特性不受壓控增益和分頻比的制約，從而減少出現信噪比、誤碼率或者雜散等問題，提高了頻率合成器的整體性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0044]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:
[0045]圖1是本發明寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法實施例一的流程圖；[0046]圖2是頻率合成器的鎖相環的邏輯結構圖；
[0047]圖3是本發明寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法實施例二的流程圖；
[0048]圖4是本發明寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法實施例三的流程圖；
[0049]圖5是本發明寬頻帶頻率合成器的泵電流配置裝置實施例一的邏輯圖；
[0050]圖6是本發明寬頻帶頻率合成器的泵電流配置裝置實施例二的邏輯圖；
[0051]圖7是本發明寬頻帶頻率合成器的泵電流配置裝置實施例三的邏輯圖。
【具體實施方式】
[0052]圖1是本發明寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法實施例一的流程圖，該寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法用於配置鎖相環中的電荷泵的泵電流，結合圖2，頻率合成器的鎖相環包括鑑相器101、電荷泵102、環路濾波器103、壓控振蕩器104和分頻器105，其中，鑑相器101、電荷泵102、環路濾波器103和壓控振蕩器104依次連接，且分頻器105連接在壓控振蕩器104的輸出端和鑑相器101的輸入端之間。在該實施例中，泵電流配置方法包括:
[0053]A.在環路濾波器的帶寬相同的前提下，確定電荷泵的泵電流的函數，所述泵電流的函數與頻點相關；
[0054]B.根據所述電荷泵的泵電流的函數，計算目標頻點所對應的泵電流，並使用該目標頻點所對應的泵電流配置電荷泵。
[0055]該技術方案基於環路濾波器的帶寬特性提出了一種寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法，在配置電荷泵的泵電流時，該泵電流值與頻率合成器所輸出的全頻段頻率一一對應，而且，確定泵電流的函數的前提是環路帶寬相同，因此，可以在壓控振蕩器的壓控增益特性以及分頻比變化很大情況下改善寬頻帶頻率合成器的閉環特性，使得閉環特性不受壓控增益和分頻比的制約，從而減少出現信噪比、誤碼率或者雜散等問題，提高了頻率合成器的整體性能。
[0056]圖3是本發明寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法實施例二的流程圖，該泵電流配置方法包括步驟A和步驟B，其中，步驟A具體包括步驟Al、步驟A2，步驟B具體包括步驟B1、步驟B2，下面具體說明:
[0057]在步驟Al中，根據所選取的至少三個不同頻點及其分別所對應的壓控增益值，確定壓控振蕩器的壓控增益與頻點之間的函數關係，在一個具體例子中，壓控振蕩器的壓控增益的特徵曲線可近似表示為:
[0058]KV=a*f3+b*f2+c*f+d ；
[0059]其中，f為頻點，a、b、C、d均為係數。所選取的幾個不同頻點及其分別所對應的壓控增益值可分別為:(fmin, KV1)' (fmax，KV2), (f3，KVmin), (f4，KVmax)，其中，fmin 為壓控振蕩器的輸出頻率的最低頻點，fmax為壓控振蕩器的輸出頻率的最高頻點，KVpKV2分別為最低頻點和最高頻點所對應的壓控增益值；KVmin為壓控振蕩器的壓控增益的最小值，KVfflax為壓控振蕩器的壓控增益最大值，f3> f4分別為壓控增益的最小值、壓控增益最大值所對應的頻點。另外，還可選取另外兩個不同頻點及其分別所對應的壓控增益值(f5，KV5)、(f6，KV6),其中，在fmin、f3、f4、fmax之間，兩相鄰頻點共形成三個頻段，且在這三個頻段中，從間距較大的兩個頻段中分別選取一個頻點，即頻點f5、f6，例如，頻點f5、f6分別位於間距較大的兩個頻段的中點。κν5、κν6分別為頻點f5和頻點4所對應的壓控增益值。在此需說明的是，壓控振蕩器的壓控增益的測量可通過專用的壓控增益測量設備測量。在獲得了六組不同頻點及其分別所對應的壓控增益值後，可通過matlab擬合函數擬合壓控振蕩器的壓控增益與頻點之間的函數關係，即得出係數a、b、c、d的值，也就確定了壓控增益與頻點的函數關係。以上只是一個舉例，當然，所選取的頻點及其分別所對應的壓控增益值的組數越多，擬合出的壓控振蕩器的壓控增益與頻點之間的函數關係越準確。在其它例子中，也可使用四組不同頻點及其分別所對應的壓控增益值，通過求解方程組的方式求出係數a、b、c、d的值。最後，需說明的是，以上只是以所構建的壓控增益函數為三次函數為例進行說明的，當然也可為二次函數、四次函數或更高次函數，函數的次數越高，壓控增益與頻點之間的函數關係越準確。
[0060]在步驟A2中，確定鎖相環的開環傳輸函數，並在環路濾波器的帶寬相同的前提下，根據所述開環傳輸函數確定兩個不同頻點的泵電流與壓控增益及頻點之間的函數關係。在一個具體例子中，首先結合圖2，根據鎖相環的模型確定鎖相環的開環傳輸函數為:
【權利要求】
1.一種寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法，用於配置鎖相環中的電荷泵的泵電流，所述鎖相環包括依次連接的鑑相器、電荷泵、環路濾波器和壓控振蕩器，及連接在壓控振蕩器的輸出端和鑑相器的輸入端之間的分頻器，其特徵在於，所述泵電流配置方法包括: A.在環路濾波器的帶寬相同的前提下，確定電荷泵的泵電流的函數，所述泵電流的函數與頻點相關； B.根據所述電荷泵的泵電流的函數，計算目標頻點所對應的泵電流，並使用該目標頻點所對應的泵電流配置電荷泵。
2.根據權利要求1所述的寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法，其特徵在於，所述步驟A包括: Al.根據所選取的至少三個不同頻點及其分別所對應的壓控增益值，確定壓控振蕩器的壓控增益與頻點之間的函數關係； A2.確定鎖相環的開環傳輸函數，並在環路濾波器的帶寬相同的前提下，根據所述開環傳輸函數確定兩個不同頻點的泵電流與壓控增益及頻點之間的函數關係； 所述步驟B包括: B1.根據兩個不同頻點的泵電流與壓控增益及頻點之間的函數關係、壓控增益與頻點之間的函數關係、特定頻點及所述特定頻點所對應的泵電流，計算目標頻點所對應的泵電流； B2.使用該目標頻點所對 應的泵電流配置電荷泵。
3.根據權利要求1所述的寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法，其特徵在於，所述步驟A包括: Al.根據所選取的至少三個不同頻點及其分別所對應的壓控增益值，確定壓控振蕩器的壓控增益與頻點之間的函數關係； A2.確定鎖相環的開環傳輸函數，並在環路濾波器的帶寬相同的前提下，根據所述開環傳輸函數確定兩個不同頻點的泵電流與壓控增益及頻點之間的函數關係； A3.根據兩個不同頻點的泵電流與壓控增益及頻點之間的函數關係、壓控增益與頻點之間的函數關係、特定頻點及所述特定頻點所對應的泵電流，計算至少三個不同頻點分別所對應的泵電流； A4.根據所述至少三個不同頻點及其分別所對應的泵電流，確定電荷泵的泵電流與頻點之間的函數關係； 所述步驟B包括: B3.根據電荷泵的泵電流與頻點之間的函數關係，計算目標頻點所對應的泵電流； B2.使用該目標頻點所對應的泵電流配置電荷泵。
4.根據權利要求2或3所述的寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法，其特徵在於，所述步驟Al為:根據所選取的至少三個不同頻點及其分別所對應的壓控增益值，通過matlab擬合函數擬合壓控振蕩器的壓控增益與頻點之間的函數關係。
5.根據權利要求3所述的寬頻帶頻率合成器的泵電流配置方法，其特徵在於，所述步驟A4為:根據所述至少三個不同頻點及其分別所對應的泵電流，通過matlab擬合函數擬合電荷泵的泵電流與頻點之間的函數關係。
6.一種寬頻帶頻率合成器的泵電流配置裝置，用於配置鎖相環中的電荷泵的泵電流，所述鎖相環包括依次連接的鑑相器、電荷泵、環路濾波器和壓控振蕩器，及連接在壓控振蕩器的輸出端和鑑相器的輸入端之間的分頻器，其特徵在於，所述泵電流配置裝置包括:函數確定單元，用於在環路濾波器的帶寬相同的前提下，確定電荷泵的泵電流的函數，所述泵電流的函數與頻點相關； 計算配置單元，用於根據所述電荷泵的泵電流的函數，計算目標頻點所對應的泵電流，並使用該目標頻點所對應的泵電流配置電荷泵。
7.根據權利要求6所述的寬頻帶頻率合成器的泵電流配置裝置，其特徵在於，所述函數確定單元包括: 第一單元，用於根據所選取的至少三個不同頻點及其分別所對應的壓控增益值，確定壓控振蕩器的壓控增益與頻點之間的函數關係； 第二單元，用於確定鎖相環的開環傳輸函數，並在環路濾波器的帶寬相同的前提下，根據所述開環傳輸函數確定兩個不同頻點的泵電流與壓控增益及頻點之間的函數關係； 所述計算配置單元包括: 第一計算單元，用於根據兩個不同頻點的泵電流與壓控增益及頻點之間的函數關係、壓控增益與頻點之間的函數關係、特定頻點及所述特定頻點所對應的泵電流，計算目標頻點所對應的泵電流； 配置單元，用於使用該目標頻點所對應的泵電流配置電荷。
8.根據權利要求6所述的寬頻帶頻率合成器的泵電流配置裝置，其特徵在於，所述函數確定單元包括: 第一單元，用於根據所選取的至少三個不同頻點及其分別所對應的壓控增益值，確定壓控振蕩器的壓控增益與頻點之間的函數關係；` 第二單元，用於確定鎖相環的開環傳輸函數，並在環路濾波器的帶寬相同的前提下，根據所述開環傳輸函數確定兩個不同頻點的泵電流與壓控增益及頻點之間的函數關係； 第三單元，用於根據兩個不同頻點的泵電流與壓控增益及頻點之間的函數關係、壓控增益與頻點之間的函數關係、特定頻點及所述特定頻點所對應的泵電流，計算至少三個不同頻點分別所對應的泵電流； 第四單元，用於根據所述至少三個不同頻點及其分別所對應的泵電流，確定電荷泵的泵電流與頻點之間的函數關係； 所述計算配置單元包括: 第二計算單元，用於根據電荷泵的泵電流與頻點之間的函數關係，計算目標頻點所對應的泵電流； 配置單元，用於使用該目標頻點所對應的泵電流配置電荷泵。
9.根據權利要求7或8所述的寬頻帶頻率合成器的泵電流配置裝置，其特徵在於，所述第一單元，用於根據所選取的至少三個不同頻點及其分別所對應的壓控增益值，通過matlab擬合函數擬合壓控振蕩器的壓控增益與頻點之間的函數關係。
10.根據權利要求8所述的寬頻帶頻率合成器的泵電流配置裝置，其特徵在於，所述第四單元用於根據所述至少三個不同頻點及其分別所對應的泵電流，通過matlab擬合函數擬合電荷泵的泵電流與頻點之間的函數關係。
【文檔編號】H03L7/08GK103560784SQ201310548151
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月6日 優先權日:2013年11月6日
【發明者】冷鵬, 伍廣曉 申請人:海能達通信股份有限公司