[发明专利]执行压控振荡器比例常数频率补偿的设备及方法

说明书

本申请是申请日为2004年9月30日，申请号为200480033078.8，发明名称为“具有改进的相位噪声的压控振荡器”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有减小的相位噪声的压控振荡器及其控制设备和方法。

背景技术

与许多无线电系统一样，移动电话将待发射的信号从基带上变频到发射频率。移动电话支持相对宽的发射频率扩展，因此在这样的电话内提供的发射振荡器和本地振荡器需要在相对宽的频率范围之上可调谐。

通常，如果希望在相对宽的频率范围之上调谐压控振荡器VCO，则要求在振荡器输出频率与振荡器输入控制电压之间相对大的比例常数KVCO。使用大的KVCO使得能够迅速遍历调谐范围。这意味着本地振荡器能够在频率之间快速移动而且锁定到新频率。然而，对于这一调谐便利有需要付出的代价。出现在控制电压上的任何噪声有可能在振荡器的输出谱中出现。该噪声可能造成振荡器输出相位从具有与振荡器的标称频率相同的频率的理想正弦曲线的相位波动。这些偏离总计为振荡器输出处的相位噪声。

用于移动电话的GSM标准对于移动电话的发射包络中所能允许的相位噪声设有限制。这些限制是强制性的：落在这些限制之外的装置不能授权使用。移动电话的本地振荡器或发射振荡器中产生相位噪声可能容易造成输出信号的功率密度远离标称发射频率以致超过所允许的发射功率包络。结果，移动电话的压控振荡器通常是昂贵的分立装置。

解决相位噪声问题的一种方式是让压控振荡器具有低得多的KVCO。因此振荡器控制电压上的任何噪声对振荡器输出频率具有按比例减小的影响。然而这在减小相位噪声同时使得更加难以在宽的工作范围之上调谐振荡器。

在移动电话内，VCO包括在锁相环(PLL)内。锁相环对于本领域普通技术人员是已知的。相位检测器比较基准信号和从VCO的输出所导出的信号。然后相位检测器的输出变换成(通常通过低通滤波)用于VCO的控制信号。

对于某些振荡器拓扑结构，振荡器幅度变化引发振荡器频率变化，也影响KVCO而且因此影响PLL的环增益。这可能使得难以设计和控制快速响应频率灵巧低相位噪声VCO以及关联电路。

然而，出于其他原因，设计者可能实际上希望振荡器幅度针对电话的不同工作模式来设置成不同目标值。因此，与在接收时段相比，振荡器幅度在发射时段期间可能更大，这是因为发射过程中的相位噪声要求更为严格。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种可变频率振荡器，包括：可变频率振荡器芯；振荡器控制器；以及输出电压稳定装置，用于将振荡器输出幅度保持在预定范围内，其中可变频率振荡器芯可控制为工作于多个频带之一，而且具有响应于振荡器控制器的频率控制输入，以及其中为了设置新的工作频率，振荡器控制器遍及频带执行频率搜索以识别适当频带，以及其中在频带选择期间执行幅度稳定。

因此，有可能在振荡器幅度和频率域二者中提供改进的稳定性。这一点是重要的，因为幅度和频率控制彼此不完全独立，因而调节这些振荡器性能参数之一对其他参数具有影响。

优选地，可变频率振荡器是压控振荡器。

优选地，以迭代方式执行朝着目标频率来调谐振荡器的任务。因此，振荡器频率收敛于目标频率。能够在多个调谐步骤之上执行这样的频率控制。优选地，幅度稳定是关联于至少一个调谐步骤来执行。如果使用逐次逼近法来执行调谐以定位正确频率，则可以关于所有逼近步长或者仅某些逼近步长诸如最高有效位/步长来执行幅度稳定。

在一个实施例中，其中二进制加权的调谐电容器被切换到振荡器的感应器-电容器谐振电路中和从该谐振电路切换出，电容器的切换进入造成了谐振频率下降。类似地，将电容器从谐振电路去除则造成谐振频率上升。因此，跟随用以选择预定频率的指令，除了最高有效的电容器C1之外，所的调谐电容器从谐振电路切换出。然后，输出电压稳定装置动作为控制振荡器电路，以便将输出幅度设置在可接受值的预定范围内。假定电压稳定已经在预设时间段内发生。在允许电压稳定的时间段结束之时确定振荡器频率。在这一时段中可有利地禁止电压稳定。有利地，仅在选择振荡器中的新电容值之后执行幅度稳定。

作为振荡器频率确定的部分，进行测试以确定振荡器频率是高于还是低于目标频率。如果振荡器频率高于目标频率，则将最高有效电容器保持在振荡器电路中，否则将它从其中去除。