[发明专利]用于频率合成器的周期滑移防止的改进系统和方法

说明书

对于相关申请的交叉参考

本申请根据35U.S.C.§§119,120,363,365、及37C.F.R.§1.55和§1.78要求在2008年5月6日提交的美国临时申请No.61/126,702的益处和对于其的优先权，该临时申请包括在这里以供参考。

技术领域

本发明涉及一种用来防止在频率合成器中的周期滑移的改进方法和系统。

背景技术

频率合成器实际上被用在所有无线装置中以产生基频，无线装置以该基频工作。无线通信常常需要改变工作频率。改变无线装置的频率所要求的时间量通常是无线装置在其期间不能正常运行的时间，就是说，当改变频率时无线装置不能发射或接收数据。无线应用是非常成本敏感的，因此实现频率快速切换的方法非常重要。无线装置的可靠性也非常重要，并且模拟方法往往较大、成本较高及常常不如它们的数字对等方法可靠。大多数现代集成频率合成器使用称作相位频率探测器(PFD)的装置，该相位频率探测器测量在基准(REF)与压控振荡器(VCO)之间的相位和频率的差别。传统PFD遇到称作周期滑移的问题，该周期滑移导致改变频率花费较长时间。REF和VCO输入通过PFD起作用，该PFD产生输出UP(向上)和DOWN(向下)切换信号，这些输出UP和DOWN切换信号又将电流驱动到环路滤波器上，该环路滤波器控制压控振荡器。当REF和VCO信号同相时，向上和向下脉冲都很短并且相等。当合成器改变频率时，初始地，VCO信号频率不再等于REF信号频率。如果VCO频率与REF稍有不同，那么相位误差将积累，并且向上/向下脉冲将具有与相位误差成比例的不同持续时间。随着误差增大，电荷泵将会ON(通)较长时间，因而泵送到环路滤波器中的电荷将成比例地增加。然而，当相位误差超过360度时，它卷回到(wrap back)零，并且整体结果是电荷泵被接通非常短的时间段，因而推入环路滤波器中的校正电荷向零退回，而不顾在频率中存在显著误差的事实。这使VCO分频信号相对于REF滑移一个周期，并且VCO在所需新频率的方向上的调谐速率将减小或者甚至可能临时反向。最后结果是VCO从开始频率改变到最终频率的时间增加，并且锁定到新频率上的整体时间也增加。一种方案探测周期滑移即将发生，并且接通额外电荷泵电流单元。这将恒定电流(直流)输出到环路滤波器，或者从环路滤波器除去恒定电流(取决于为了获得新频率，VCO调谐电压需要增大还是减小)。效果是PFD的范围的线性范围增大。稳定性被保持，因为电流是恒定的而不是脉动电流。如果相位误差再次增大到其中另一个周期滑移是可能的的点，则它接通另一个电荷泵单元。这样继续直到它探测到VCO频率已经通过所需频率。它然后开始逐一切断额外电荷泵单元，直到它们已经被全部切断并且频率安定下来。这种方案的缺陷是，它要求额外的模拟电路，这将成本、复杂性及寄生电容添加泵上，因而限制其上限工作频率。在大多数应用中，这足以完全消除周期滑移，给出快得多的锁定时间。其它方案应用可能是十分复杂的类似技术。一些要求VCO的较复杂和灵敏的计时，其它要求多路转换器和计数器的复杂混合。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种用于在频率合成器中的周期滑移防止的改进系统和方法。

本发明的进一步目的是，提供这样一种用于周期滑移防止的改进系统和方法，这种系统和方法不要求另外的模拟电路。

本发明的进一步目的是，提供这样一种用于周期滑移防止的改进系统和方法，这种系统和方法可通过数字电路实现。

本发明的进一步目的是，提供这样一种用于周期滑移防止的改进系统和方法，这种系统和方法实现频率获得时间的显著减小，而没有额外巨大的和高成本的模拟硬件。

本发明的进一步目的是，提供这样一种用于周期滑移防止的改进系统和方法，在这种系统和方法中，添加的数字电路在面积和成本方面最小。

本发明由如下实施生成：通过确定在分频(divided)VCO与基准之间的相位误差和周期滑移是否即将发生和在什么方向上发生、然后将分频VCO的相位按将相位误差减小到小于一个周期的量和方向进行修改，可防止在频率合成器中的周期滑移；通过临时修改VCO因子(divisor)可实现相位移动。最后效果是将电荷泵在所需极性保持在其最大增益或其附近。

然而，本主题发明在其它实施例中不必实现全部这些目的，并且其权利要求书应该不限于能够实现这些目的的结构或方法。