[发明专利]产生具有在连续频率范围内的期望频率的振荡信号

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信系统，尤其是必须支持大范围的频率的多频段收发器。本发明也涉及产生具有在连续频率范围内的期望频率的振荡信号的方法。

背景技术

在现代通信系统中频谱是稀缺资源，因此，例如第三代合作伙伴计划(3GPP)规范组不断增加新频段。

大多数现代收发器的解决方案采用直接转换的接收器和发射器架构，以降低复杂度且最小化功率消耗。这样的收发器使用本地振荡器来为接收器部分和发射器部分产生频率。接收器和发射器需要正交本地振荡信号。一般通过将本地振荡信号除以2来产生正交本地振荡信号。因此，优选地，应当以期望接收/发射频率的2倍(或更高偶倍数)来操作本地振荡信号。

本地振荡器的输出必须为干净的低噪声信号以获得良好质量的接收/发射。一般通过使用锁相环将压控电感电容(LC)振荡器锁定到晶体振荡器来实现。LC振荡器需要覆盖全部的期望接收无线电频率和发射无线电频率，即必须支持大范围的频率。

典型的LC振荡器包括电感器、可变电容器、代表全部损耗的电阻器和保持放大器(sustaining amplifier)。可以将电感器实现为大型芯片上金属结构，且使电容器可变以能够产生不同输出频率。电容器可以包括可开闭电容器、可变电容器或其组合。

已经证实，很难产生高的电容变化。当可变范围不足时，不得不使用多个中心不同的压控振荡器(VCO)，并通过多路复用器选择正确的VCO。这产生庞大的解决方案，且可能需要为每个将被支持的新频段增加新的VCO。

通过在VCO输出端增加分频器以将VCO的输出除以2，来降低对VCO的频率变化的需求。一般而言，对于VCO覆盖一个倍频程所对应的频率范围是足够的，即VCO频率范围的上下端点之间具有因数2。

然而，实际上VCO的中心频率将因工艺、供应电压和温度(PVT)而变化。因此，如果中心频率从其标称值向上或向下漂移，则因数为2的相对VCO范围不一定覆盖全部的期望频率范围。因此，中心频率的变化迫使调谐范围的每端上需要有额外裕度。也为了避免专用集成电路(ASIC)的自旋(respins)，应当为设计中的定心偏差增加一些裕度。总之，这迫使设计者在调谐范围的每端具有～12％的裕度，且对于连续调谐范围，所要求的调谐范围变为2.5，而不是上述因数2。利用一个VCO仍然难以获得此值，因此不得不仍使用多个VCO。典型地，使用3个VCO覆盖2.5的调谐范围。

可以通过进行更巧妙的VCO设计降低VCO的数量。例如，也可将电感器制作成可切换的。然而总是难以达到2.5的相对调谐范围。

现有解决方案的主要问题是成本和效率。多个VCO占据很多空间且多路复用技术将消耗电流。通过设计宽调谐范围的VCO，可以降低所需的VCO的数量。然而，当设计宽调谐范围的VCO时，则需要更多的切换，会引入谐振腔损耗。这意味着更差的噪声性能和更高的电流消耗。因此，明显地需要降低VCO的调谐范围要求。

发明内容

因此，本发明的实施方式的目标是提供一种降低所要求的VCO调谐范围的简单的方法。

根据本发明的实施方式，在产生具有在第一连续频率范围内的期望频率的第一振荡信号的方法中实现所述目标，该方法包括在具有至少一个压控振荡器的压控振荡器单元中产生第二振荡信号，所述第二振荡信号具有在至少一倍频程的联合的第二连续频率范围内的频率。该方法还包括如下步骤：选择所述第二连续频率范围以具有在所述第一频率范围内的下端点和在所述第一频率范围之上的上端点；选择性地使用未变化的所述第二振荡信号或将所述第二振荡信号除以从包括数字2的整数幂的分频比组中所选择的分频比，以获得所述第一振荡信号。

通过令VCO的中心高于所要求的，即使得VCO覆盖期望频率范围的上部分和在该范围之上的一些频率，并使用附加的分频器，使得可以选择性地使用未变化的VCO信号以覆盖期望频率范围的上部分或分频的VCO信号以覆盖期望频率范围的下部分，获得针对例如VCO的漂移和公差的在期望范围之下和之上的足够的裕度。本发明也简化了VCO设计，节省了面积、电流且增加了一次成功的硅的概率。

该方法还包括如下步骤：比较所述第一振荡信号的实际频率与所述期望频率；根据比较结果选择所述分频比。通过这种方式可以很容易地找到最佳分频比。