[发明专利]频率合成器

说明书

技术领域

本发明涉及一种对由PLL(锁相环)稳定频率的振荡信号进行倍频后供给发送系统、接收系统的频率合成器，该频率合成器通常用于无线通信机中的发送单元振荡器、接收单元变频电路中的本振等场合。

背景技术

迄今，这类频率合成器是用备有晶振、相位比较器、分频器(可编程除法器)、电压控制振荡器(VCO)等的PLL构成。该频率合成器，根据振荡器的基准振荡信号与输出振荡信号的相位差锁定VCO，且用分频器产生一定频率间隔的振荡信号输出。

图1为使用上述已有频率合成器的无线发送机构成框图。图1中，在该无线发送机中设有：输出稳定且具有一定频率间隔的输出振荡信号SA的频率合成器1；用相位调制信号(I信号、Q信号)对频率合成器1的输出振荡信号SA进行QPSK(四相移相键控)、QAM(正交振幅调制)等调制的正交调制器2；对来自该正交调制器2的已调高频信号SM放大输出的功率放大器3；将来自该功率放大器3的高频功率SP作为电波发射的天线4。在频率合成器1中设有：振荡产生基准信号的基准信号振荡器5，和对该基准信号振荡器5的基准振荡信号与分频信号的相位进行比较的相位比较器6。进而还备有：滤除相位比较器6相位误差信号中不需要的高次谐波和噪音且输出直流电压的低通滤波器(LPF)7；用该LPF7输出的直流电压锁定频率并输出输出振荡信号SA的电压控制振荡器(VCO)8；对输出振荡信号SA分频，获得一定频率间隔后输出给相位比较器6的分频器9。

下面说明该已有技术例无线发送机的工作。

频率合成器1中的相位比较器6对基准信号振荡器5的基准振荡信号和分频器9的分频信号的相位进行比较。将这种比较产生的相位误差信号通过LPF7产生直流电压，并将这种频率控制电压加到VCO8的控制端。此时，在LPF7中滤除包含在相位比较器6的相位误差信号中的不需要的高次谐波，形成直流电压。用LPF7的振幅特性和相位特性来确定该频率合成器1中的PLL的响应特性、同步特性。即通过选择LPF7的电感、静电电容来设定分频器9的频率切换时间特性。

从频率合成器1输出的稳定且一定频率间隔的输出振荡信号SA被输入到正交调制器2。在该正交调制器2中由相位调制信号(I、Q信号)对输出振荡信号SA进行QPSK、QAM方式等的调制后输出。功率放大器3放大该调制高频信号SM，由并天线将该放大后的高频电能SP作为电波进行发射。

这种无线发送机，其功率放大器3输出的高频电能SP有较大的功率。因此，为了阻止来自功率放大器3的高频电能SP泄漏的无用辐射和天线4发射电波等的回馈，要用金属屏蔽筐体(屏蔽壳)等盖住包括频率合成器1在内的其它电路实施屏蔽。虽然进行了这种屏蔽，但在频率合成器1的VCO8中，决定振荡频率的谐振器，如介质谐振元件上往往存在回馈的无用辐射和发射电波。这种回馈使VCO8的振荡信号受相位调制，改变了谐振频率。因此，在正交调制器2中进行QPSK方式等调制后的电波在接收侧解调时其解调错误率高。

图2为接收侧对调制高频信号SM解调后，示于IQ轴上的图，图3表示在接收侧解调频率变动时的调制高频信号SM并示于IQ轴上的图。图2中，这是一个解调没有频率变动理想状态的调制高频信号SM并示于IQ轴上，具有4相位(4点)位置的例子。在这种理想状态下，IQ轴上的各个位置点相互离的相当开，因而在接收侧解调数据的错误率小。

而图3所示，在频率变动的调制高频信号SM中存在频率变动，也即在频率合成器1输出的输出振荡信号SA中存在频率变动，输出振荡信号SA的相位在变化，当将此种情况的解调数据示于IQ轴上时，如图3所示将会扩展到圆周上。此时，解调数据有时切割IQ轴，在接收侧会产生极高的解调数据错误率。即使解调数据不切割IQ轴，也会因解调时的相位变动出现高错误率的解调数据。

这种频率合成器1虽用PLL处理对其输出振荡信号SA的频率变动进行补偿，但由于用正交调制器2进行调制，所以其相位和振幅会以对应于调相信号的频率的速度随时间而变化。而且，为了提高频率利用率等，以较高调制速度进行处理。因此，输出振荡信号SA的频率高速地随时间变化，这样在多数情况下，PLL处理抑制不了频率合成器1的输出振荡信号SA频率变动。为了谋求改善这种频率变动，有人提出使发送频率与频率合成器的振荡频率不同的无线通信机的结构分案。