[发明专利]用于射频合成器的自动校正系统和方法

说明书

本发明所属技术领域

本发明涉及射频信号处理技术中频率合成器的改进。具体讲，涉及自动校正电路，它允许在多个频段上的稳定的频率运行。

发明背景

频率合成器在许多无线电话应用中被使用来产生稳定的载频信号。当用户从一个小区移动到另一个小区时，需要改变发射频率，因为另一个小区可能运行在不同的频率上，因此发射频率需要非常快速地改变。新的发射频率可能很大地不同，为了用户不受从一个小区转移到另一个小区的影响，发射频率必须在新的信道频率上在几微秒内重建。    

为了快速改变合成器频率，锁相环必须快速重建新的信道频率的相位锁定。合成器设计由于几个压控振荡器(VCO)能够运行在整个蜂窝电话频段而被复杂化。因此，VCO必须运行在多个频段，或必须提供多个VCO来覆盖多个频段。

然而，使用多个VCO是昂贵的以及难以实现。

作为实施VCO的附加的问题，半导体制造过程中处理偏差将引起工作频率的偏差，这样在VCO频率调谐范围之间有10-15％的差异。本发明针对使用公共VCO的合成器，它可运行在对于感兴趣的全频谱的多个频段，以及避免在制造期间处理偏差造成的结果。

发明概要

公开了使用在能够工作在很宽的信号带宽的频率合成器中单个VCO的系统。锁相环的VCO被数字地控制，以使得VCO调谐到不同的频率范围。当合成器的工作频率要被改变时，一个参考电压源被连接到压控振荡器控制输入端，把压控振荡器的频率设置在它的调谐范围的一端。VCO的工作频段被选择地切换，而同时监视压控振荡器控制输入端。当比较器电路确定压控振荡器控制输入端的调谐电压降低到参考数值以下时，压控振荡器工作频段的切换被禁止，以及VCO获得锁相环中的锁相条件。选择每个频段和在包含新的信道频率的频段中建立相位锁定的处理过程可以在几微秒内实现。在GSM电话运行模式中，用于128个信道的频率可以通过使用16个工作频段而被接入。

附图简述

图1显示运行在多个频段的、具有锁相环的频率合成器。

图2显示压控振荡器的多个工作频段的每个频段的调谐范围。

图3是按照本发明的优选实施例的、用于选择VCO的每个工作频段的自动校正电路的方框图。

图4显示可被使用来找出VCO的工作频段的二进制搜索算法。

图5是使用二进制搜索算法来找出VCO的工作频段的、本发明的一个实施例的方框图。

图6显示由图4的实施例实现的处理过程。

优选实施例的描述

现在参照图1，图上显示在诸如便携式无线电话的应用使用的频率合成器的方框图。在GSM便携式无线电话应用中，频率合成器配备有多到128个信道频率，间隔为约200kHz。频率合成器包括VCO12，它具有在加到VCO12的控制输入端13上的控制电压的控制下的输出频率F_out。VCO12的工作频率实际上正如频率合成器中惯用的被分频器14有效设定。锁相环由VCO 12，分频器14，相位/频率检波器16和环路滤波器17构成。高稳定的参考频率被加到参考输入端19，以及参考输入信号与被分频的VCO 12的输出信号之间的相位差被检测为加到环路滤波器17的误差信号。环路滤波器17按照锁相环技术被设计成使得得出的环路带宽将允许在规定改变频率的时间内用F_ref输入参考信号来锁定F_out。

自动校正电路21是在合成器的串行接口22的控制下。在蜂窝电话的情形下，串行接口产生一个命令给自动校正电路21，来复位VCO12工作的频段，这样，锁相环将能够锁定在由分频器14设置的频率上。在蜂窝电话应用中，分频器14可以用作为频率调制器，正如在蜂窝电话技术中已知的。

VCO 12具有在自动校正电路21的控制下的工作频率范围。VCO 12的多个切换频率控制单元建立16个工作频段之一。在频率改变期间，自动校正电路21顺序地改变VCO 12的工作频率，直至在控制输入端24出现的控制电压表示由VCO产生的频率处在达到相位锁定的频率范围内。

图2上更具体地显示VCO 12可被调谐到的各个不同的频段。在每个频段n内，VCO 12将用输入参考频率信号来建立相位锁定。正如图3所见证的，VCO频段可通过切换与VCO 12的连续调谐的变容管并联的各个调谐元件，诸如电容，而被数字地选择，以及加到VCO12的纯调谐电容相应于图2所示的频段之一。所显示的n个频段具有标称调谐范围，它由于制造过程公差可以随不同的VCO而不同。当VCO的工作频段被选择时，调谐范围的偏移是通过本发明被有效地校正的。