[发明专利]一种两点调制锁相环中高通通路的增益校准方法及其模块

说明书

本发明提供一种两点调制锁相环中高通通路的增益校准方法及其模块，选取最小的高通通路增益控制字Gh1，在该增益控制字下，用计数方法将VCO上的频率变化量转换为计数差ΔK1；选取最大的高通通路增益控制字Gh2，在该增益控制字下，用计数方法将VCO上的频率变化量转换为计数差ΔK2；基于(Gh1，ΔK1)和(Gh2，ΔK2)这两组值，构建高通通路上的增益和计数差之间的二元一次线性方程，结合基于低通通路提前计算出的计数差期望值，可直接计算出高通通路的增益校准值。本发明无需额外的模拟电路参与，也无需占据内存容量的查找表，且由于本发明采用直接计算的方法，相较于传统的遍历法和二分法，校准时长得到大幅度缩减。

技术领域

本发明涉及射频集成电路领域，特别涉及一种应用于两点调制锁相环中的高通通路的增益校准方法及模块。

背景技术

相对于直接变频结构的发射机，极坐标结构的发射机由于可以采用高效率的开关类功率放大器，从而可以有效地提高整个发射系统的效率。而锁相环因其优异的相位跟踪特性且具备较低的相位噪声，是实现极坐标发射机相位数据部分的首选结构。考虑到量化噪声的滤除以及锁定时间的要求，通常锁相环的环路带宽设计的较窄，但是发射机相位数据的信号带宽往往大于锁相环的环路带宽，如果不做任何处理，该发射机相位数据通过锁相环调制后，其落在锁相环环路带宽之外的信号将被滤除，造成不可容忍的错误。两点调制锁相环结构正是为了解决发射机相位数据的信号带宽和锁相环环路带宽之间的矛盾而提出的。

现有技术中一种典型的两点调制锁相环结构，如图1所示，是指利用两条不同的调制通路对发射数据分别进行调制的方式。第一条通路，发射数据通过Delta-Sigma调制器(DSM)和多模分频器注入到锁相环，其通过改变锁相环反馈回路上的分频比，并经过鉴相器、电荷泵和环路滤波器来改变压控振荡器(VCO)第一输入端上的电压(V_TUNE)，从而调制锁相环的输出频率(F_VCO)，此时F_VCO和发射数据间的传输函数呈低通特性，因此也称为低通通路；第二条通路，发射数据通过数模转换器(DAC)将数字信号转换为模拟信号注入到锁相环，其通过DAC来改变VCO第二输入端上的电压(V_DAC)，从而调制锁相环的输出频率，此时F_VCO和发射数据之间的传输函数呈高通特性，因此也称为高通通路；

在理想情况下，低通通路的增益和高通通路的增益应该相等，从而使得锁相环在整个频域上的传输函数等于一个常数，即发射数据和输出频率间的传输函数呈全通特性，这样发射数据经锁相环调制后，将不再受锁相环本身环路带宽的限制。其中，低通通路的增益由DSM和多模分频器的增益共同决定，高通通路的增益由DAC和VCO的增益共同决定。在实际情况中，由于DSM和多模分频器均采用数字逻辑设计，且依据锁相环特性，低通通路的增益仅和参考频率(Fref)以及量化基数有关，是可以提前获取的已知量，其不受生产工艺、电压和温度等因素的影响；而DAC和VCO的增益会受到半导体工艺、电压以及温度等因素的影响，而且无法提前预知，为了匹配两条通路上增益，必须对高通通路的增益进行校准。现有技术中大多将高通通路的增益实现于DAC上，通过增益校准模块来改变DAC的增益控制字(Gh)，使得高通通路的增益和低通通路的增益相等。

公开号为CN103427839A、发明名称为“用于两点调制的数/模转换器的校准方法及两点调制电路”的中国专利申请，采用二分法的方式来获取DAC增益控制字的校准值，然而二分法是根据比较结果，逐比特来逼近增益控制字的校准值，那么随着增益控制精度的增加，即随着增益控制字的比特数的增加，校准时长也随之等比例的增加。

公开号为CN107005244A、发明名称为“通过溢出计数器的减少计数使用查找表搜索的直接调制合成器的增益校准”的中国专利申请，采用查找表的方式来获取DAC增益控制字的最终校准值，那么随着增益控制精度的增加，即随着增益控制字的比特数的增加，该查找表的容量也随之增加，需要在芯片上增加额外的存储空间和实现面积。