專利名稱：通過唯一控制字實現(xiàn)對非整數(shù)分頻比編程的變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變頻器，包括一個分頻器，用來獲得具有所謂輸入頻率的輸入信號，并提供具有所謂輸出頻率的輸出信號；以及，一個輸入端口，用來獲得一個控制字，確定分頻器的輸入頻率和輸出頻率之間的分頻比。
上述變頻器通常用在用來調(diào)節(jié)和控制振蕩器輸出信號的所謂振蕩頻率的鎖相環(huán)中。歐洲專利申請EP0821488A1中描述了這樣的鎖相環(huán)。在大部分已知的鎖相環(huán)中，分頻器獲得振蕩器的輸出信號，向相位/頻率比較器提供一個頻率比振蕩器頻率低N倍的輸出信號，其中N是一個等于控制字值的整數(shù)。相位/頻率比較器將這個頻率和一個例如由石英振蕩器產(chǎn)生的參考信號的所謂比較頻率進(jìn)行比較。如果分頻器的輸出頻率低于比較頻率，相位/頻率比較器要求振蕩頻率增加直到振蕩頻率是比較頻率的N倍。由于比較頻率是固定的，所以控制字N值的選擇決定振蕩頻率的值。因此，兩個振蕩頻率值的最小間隔等于比較頻率的值。已發(fā)現(xiàn)比較頻率越高，鎖相環(huán)的噪聲性能越好。然而，選擇高的比較頻率意味著振蕩頻率的兩個值之間最小間隔的增加，而振蕩頻率的間隔由鎖相環(huán)應(yīng)用的環(huán)境決定。這樣，在振蕩器的輸出信號用于獲取電磁數(shù)字電視信號的應(yīng)用中，最小間隔被預(yù)先確定并設(shè)置為166.67kHz。
當(dāng)增加比較頻率的值時，為獲得恒定的最小間隔，有必要使用一個分頻比取非整數(shù)值的分頻器。這樣的分頻器通常被看作“N分?jǐn)?shù)”分頻器。分頻比至少決定于兩個參數(shù)。當(dāng)一個用戶為了使用更高的比較頻率提高鎖相環(huán)的噪聲性能而愿意用N分?jǐn)?shù)的分頻器替換其分頻比是整數(shù)的分頻器時，在原理上必須向分頻器提供兩個，而不是一個控制字，這要求用戶對已知模型中由用戶設(shè)計的鎖相環(huán)做實質(zhì)的昂貴的更改。
本發(fā)明的目的就是通過提出一個變頻器代替已知鎖相環(huán)中的分頻器來克服這個缺陷。用戶可以通過唯一控制字對變頻器編程，這樣獲得的鎖相環(huán)可使用的比較頻率高于已知鎖相環(huán)中的比較頻率，但不需要更改兩個振蕩頻率之間的最小間隔就可獲得更好的噪聲性能。
事實上，根據(jù)本發(fā)明，上一段描述的變頻器另外包括置于輸入端口和分頻器之間的接口裝置，用來實現(xiàn)將控制字的一個值轉(zhuǎn)換成確定分頻器分頻比的非整數(shù)值的第一個和第二個參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明，決定分頻器非整數(shù)分頻比的兩個參數(shù)以對用戶完全透明的方式、基于用戶精心設(shè)計的控制字的值N在變頻器內(nèi)被提取，以便對一個使用整數(shù)分頻比的分頻器的已知鎖相環(huán)進(jìn)行編程。
對于大量的已知的N分?jǐn)?shù)型的分頻器，分頻比R可以表示為公式R=M+k/q，其中M和k是第一個和第二個參數(shù)，q是第三個整數(shù)參數(shù)，它的值由兩個振蕩頻率的最小間隔預(yù)先確定，保持恒定。因此，q=FCOMP/FSTEP，其中FCOMP是已選擇的比較頻率，F(xiàn)STEP是最小間隔。這種情況下，根據(jù)本發(fā)明變頻器中的接口裝置最好包括計算控制值N和第三個參數(shù)q的值之間的比值N/q的整數(shù)部分的裝置，這個整數(shù)部分構(gòu)成第一個參數(shù)M，以及計算控制字的值與第一個參數(shù)和第三個參數(shù)乘積的值之間的差值N-M.q的裝置，這個差值構(gòu)成第二個參數(shù)k。
在本發(fā)明的實施例中，第一個參數(shù)由控制字的值N除以第三個參數(shù)q的值的商構(gòu)成，第二個參數(shù)k由相除的余數(shù)構(gòu)成。
本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，如果第三個參數(shù)被編碼為P位，接口裝置包括一個移位寄存器，用來獲得編碼為L位的控制字，其中P位最高有效位可進(jìn)行并行送數(shù)運算，一個P位加法器，用來在輸入端獲得移位寄存器的P位最高有效位，在另一輸入端獲得第三個參數(shù)的兩個補(bǔ)碼，以及一個序列發(fā)生器，用來對L-P次計算步驟計時，每個計算步驟包括下列操作將加法器輸入端的當(dāng)前值相加，如果加法運算的結(jié)果為正，將此結(jié)果的P位最低有效位裝入移位寄存器的P位最高有效位，將加法器產(chǎn)生的進(jìn)位裝入挨著移位寄存器最低有效位的存儲觸發(fā)器，以及將移位寄存器的內(nèi)容向最高有效位的方向移動，使這個寄存器的最低有效位的值成為進(jìn)位的值。
如上文所述，由于根據(jù)本發(fā)明的變頻器以一種對熟悉已知鎖相環(huán)的用戶透明的方式使已知鎖相環(huán)的噪聲性能得到提高，所以被方便地利用在一個用來控制振蕩器頻率的鎖相環(huán)中。因此本發(fā)明也涉及一個鎖相環(huán)，包括一個振蕩器，用來產(chǎn)生具有振蕩頻率的輸出信號，振蕩頻率的值決定于調(diào)諧信號的值，一個相位/頻率檢測器，用來將振蕩頻率和參考信號的所謂比較頻率進(jìn)行比較，向振蕩器提供調(diào)諧信號，所述調(diào)諧信號的值決定于比較的結(jié)果，以及一個如上文所述的分頻器，置于振蕩器和相位/頻率檢測器之間。
在這種鎖相環(huán)的一個實施例中，本發(fā)明最后涉及一個用來接收無線電信號的裝置，例如，電視接收機(jī)或無線電話，包括一個輸入級系統(tǒng)，用來接收無線電信號，并將所述信號轉(zhuǎn)換成具有所謂射頻的輸出電信號，一個振蕩器，用來提供具有所謂振蕩頻率的輸出信號，以及一個混頻器，用來接收輸入級和振蕩器的輸出信號，并提供一個頻率等于射頻和振蕩頻率之間的差值的信號。
此裝置的特征在于它另外包含一個如上所述的鎖相環(huán)，用來調(diào)節(jié)振蕩頻率的值。
本發(fā)明的上述方面和其他方面參照下文對非限制性的典型實施例的闡述將是明顯的。
在附圖中

圖1示意了作為本發(fā)明實現(xiàn)的用來接收無線電信號的裝置的部分功能圖，圖2概略地示意了根據(jù)本發(fā)明的變頻器的功能圖，以及圖3示意了根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例的變頻器包含的接口裝置的功能圖。
圖1概略地表示一個接收無線電信號的裝置，比如一個電視信號接收機(jī)，包含一個輸入級AF，例如天線和濾波系統(tǒng)，用來接收其頻率從一給定頻率范圍內(nèi)選擇出來的信號，而后轉(zhuǎn)換成通常被看作無線電信號的電信號Vfr，電信號Vfr具有頻率FR，這個頻率通常被看作射頻，在此裝置中，從被選擇的頻率FR到預(yù)定中頻FI的頻移由混頻器MX完成，混頻器MX一方面用來獲得無線電信號Vfr，另一方面，獲得本地振蕩器OSC的輸出信號Vlo。
中頻FI被固定，等于射頻FR和第一個本地振蕩器OSC的輸出信號Vlo的振蕩頻率FLO的差值。因此，上述振蕩頻率FLO的選擇決定已選擇的射頻FR的值。
本裝置中，第一個本地振蕩器OSC的輸出信號Vlo的振蕩頻率FLO由鎖相環(huán)控制，鎖相環(huán)包括本地振蕩器OSC，用來提供其振蕩頻率FLO由調(diào)諧電壓Vtun的值決定的輸出信號Vlo，變頻器FCV，用來從本地振蕩器OSC中接收輸出信號Vlo，并且提供頻率是FDⅣ的輸出信號Vdiv，提供由本裝置的用戶編程的編碼為L位的控制字N(1∶L)，該控制字限定振蕩頻率FLO和變頻器FCV的輸出信號頻率FDⅣ的分頻比值。
相位/頻率檢測器PD，用來將變頻器FCV的輸出信號Vdiv的頻率FDⅣ和在本例中由石英振蕩器XTAL產(chǎn)生的參考信號Vcomp的比較頻率FCOMP進(jìn)行比較，并且提供表示上述比較結(jié)果的驅(qū)動信號V1和V2，以及充電泵CP，它的動作被驅(qū)動信號V1和V2控制，充電泵CP的輸出連接到在其兩端產(chǎn)生調(diào)諧電壓的電容器Cs上。
如果第一個本地振蕩器OSC的振蕩頻率FLO比參考信號Vcomp的頻率FCOMP低R倍，相位檢測器PD將第一個驅(qū)動信號V1置于激活模式，這要求充電泵CP提供一個正電流Ics。這個電流傳輸?shù)诫娙萜鰿s，導(dǎo)致從電容器Cs兩端取得的調(diào)諧電壓Vtun值的增加，因此振蕩頻率FLO增加。
當(dāng)振蕩頻率FLO高于參考信號Vcomp的頻率時，相位檢測器PD將第二個驅(qū)動信號V2置于激活模式，V2是第一個控制信號V1的余碼，這導(dǎo)致電流Ics反向，變?yōu)樨?fù)。這個負(fù)電流傳輸?shù)诫娙萜鰿s，導(dǎo)致從電容器Cs兩端取得的調(diào)諧電壓Vtun值的降低，因此振蕩頻率FLO降低。鎖相環(huán)趨向于平衡工作模式，其中FLO=RFDⅣ=R.FCOMP。
許多已知的鎖相環(huán)中，變頻器只是具有整數(shù)分頻比的分頻器，分頻比的值等于控制字N(1∶L)的值。在這種類型的系統(tǒng)中，兩個振蕩頻率之間的最小間隔FSTEP是(N+1).FCOMP-N.FCOMP，因此等于比較頻率FCOMP本身。然而，這個最小間隔FSTEP由接收機(jī)面向的應(yīng)用固定。例如，如果此裝置用來接收電磁數(shù)字電視信號，根據(jù)OFDM標(biāo)準(zhǔn)最小間隔FSTEP等于166.67kHz。
為提高鎖相環(huán)的噪聲性能，提高比較頻率FCOMP，由于這將導(dǎo)致最小間隔FSTEP的增加，故使用具有整數(shù)分頻比的分頻器是不可能的。
當(dāng)提高比較頻率FCOMP的值時，為保持恒定的最小間隔FSTEP，有必要利用變頻器中的N分?jǐn)?shù)分頻器，它具有非整數(shù)的分頻比直，由至少兩個參數(shù)決定。
因此，當(dāng)用戶為了能夠使用更高的比較頻率來提高鎖相環(huán)的噪聲性能時，愿意用N分?jǐn)?shù)型的分頻器替換具有整數(shù)分頻比的分頻器時，原則上必須向上述分頻器提供兩個控制字而不是一個，這要求用戶對已知模型中由用戶設(shè)計的鎖相環(huán)作實質(zhì)的昂貴的改進(jìn)。
根據(jù)本發(fā)明的變頻器FCV可以由唯一的控制字N(1∶L)編程，完成振蕩頻率FLO的非整數(shù)分頻，這樣為了提高鎖相環(huán)的噪聲性能，可以使用高于規(guī)定的在兩個振蕩頻率之間的最小間隔FSTEP的比較頻率FCOMP。
圖2概略地顯示了根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的變頻器FCV，包括一個分頻器FRACN，用來接收本地振蕩器的輸出信號Vlo，提供具有所謂輸出頻率FDⅣ的輸出信號，以及一個連接到輸入端口用來接收控制字N(1∶L)的寄存器REG。
另外變頻器FCV包括置于輸入端口和分頻器FRACN之間的接口裝置INT，用來將控制字的值轉(zhuǎn)換為分別編碼為L-P位和P位的第一個參數(shù)M(1∶L-P)和第二個參數(shù)k(1∶P)，這些參數(shù)確定了分頻器FRACN的分頻比的非整數(shù)值。
這種情況下，分頻器是N分?jǐn)?shù)型的分頻器，導(dǎo)致輸入信號Vlo的頻率FLO和輸出信號Vdiv的頻率FDⅣ之間的分頻比R，可表示如下R=FLO/FDⅣ=M+k/q，其中M和k是第一個參數(shù)M(1∶L-P)和第二個參數(shù)k(1∶P)的值，q是第三個整數(shù)參數(shù)的值，它的值由兩個振蕩頻率之間最小間隔的值預(yù)先確定，最小間隔必須保持恒定。因此，q=FCOMP/FSTEP，其中FCOMP是被選擇的比較頻率，F(xiàn)STEP是最小間隔。在上文提到的電磁數(shù)字電視信號的例子中，F(xiàn)STEP=166.67kHz，意味著如果FCOMP等于4MHZ，那么q=24。包含在變頻器FCV中的接口裝置INT包括計算比值N/q的整數(shù)部分的裝置，這個整數(shù)部分構(gòu)成第一個參數(shù)M，以及計算控制字N與第一個參數(shù)和第三個參數(shù)乘積的差值N-M.q的裝置，這個差值構(gòu)成第二個參數(shù)k。
在本發(fā)明的實施例中，第一個參數(shù)M由控制字的值N除以第三個參數(shù)q的商形成，第二個參數(shù)k由此除法的余數(shù)形成。這些運算能夠以許多不同的方法實現(xiàn)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以掌握。
圖3顯示了上文所述的接口裝置INT的一個優(yōu)選實施例。在這個實施例中，接口裝置INT包含一個用來獲得控制字N(1∶L)的移位寄存器REG，出于經(jīng)濟(jì)考慮，它由連接到輸入端口的寄存器方便地形成。這個寄存器的p位最高有效位用于并行送數(shù)運算。接口裝置INT另外包含一個P位加法器ADD，用于在輸入端獲得寄存器的p位最高有效位，在另一輸入端獲得第三個參數(shù)q的2的補(bǔ)碼-q(1∶P)。接口裝置INT最后包含一個序列發(fā)生器SEQ，用來為L-P個計算步驟計時。接口裝置的功能如下在初始階段，用戶將控制字N(1∶L)裝入寄存器N。由于，如上文所述的，第三個參數(shù)的值是已知的，因為它被使用變頻器的裝置的應(yīng)用環(huán)境所限制，所以第三個參數(shù)q的相反值-q(1∶P)被自動裝入寄存器REGq，。而后，序列發(fā)生器SEQ控制計算周期的開始。在第一個計算步驟中，寄存器REG的內(nèi)容的P位最高有效位和第三個參數(shù)q(1∶P)的值進(jìn)行比較，比較由加法器ADD從上述P位最高有效位中減去第三個參數(shù)的值來完成。如果減法的結(jié)果為正，表現(xiàn)為1狀態(tài)的進(jìn)位被存儲在進(jìn)位觸發(fā)器C中。同時減法的結(jié)果被傳給寄存器REG的P位最高有效位。如果減法的結(jié)果為負(fù)，表現(xiàn)為0狀態(tài)的進(jìn)位被存儲在進(jìn)位觸發(fā)器C中，寄存器REG的P位最高有效位保持不變。在下一個計算步驟中，序列發(fā)生器通過時鐘信號Clk控制寄存器REG的全部內(nèi)容向最高有效位的方向移動一位，導(dǎo)致進(jìn)位變成了上述寄存器內(nèi)容的最低有效位。寄存器REG的P位最高有效位內(nèi)容的數(shù)量級增加1。另一個減法運算由加法器ADD完成，如果運算結(jié)果為正，就再次被傳給寄存器的P位最高有效位。在接下來的計算步驟中，序列發(fā)生器SEQ控制寄存器REG的內(nèi)容作新的一次移動，而后是新的減法運算，如果減法結(jié)果為正，作新的重載運算等等，直到本計算周期的最后一步第L個計算步驟結(jié)束為止。確實，第L個計算步驟結(jié)束時，寄存器REG的L-P位最低有效位包含控制字N(1∶L)與第三個參數(shù)q(1∶P)相除的商，因此得到第一個參數(shù)M(1∶L-P)的值。寄存器REG的這一部分構(gòu)成如上所述的寄存器REGM。寄存器REG的P位最高有效位包含控制字N(1∶L)與第三個參數(shù)q(1∶P)相除的商的余數(shù)，因此得到第二個參數(shù)K(1∶P)的值。寄存器REQ的這一部分則構(gòu)成如上所述的寄存器REGk。
權(quán)利要求
1．變頻器，包括分頻器，用來獲得具有所謂輸入頻率的輸入信號，并提供具有所謂輸出頻率的輸出信號，以及輸入端口，用來獲得確定分頻器輸入和輸出頻率之間的分頻比的控制字，變頻器的特征在于它另外包含置于輸入端口和分頻器之間的接口裝置，用來將控制字的值轉(zhuǎn)換成決定分頻器的非整數(shù)分頻比的第一個和第二個參數(shù)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的變頻器，其特征在于，分頻器的分頻比R可表示為R=M+k/q，其中M和k分別是第一個和第二個參數(shù)，q是第三個整數(shù)參數(shù)，其值決定于將分頻器輸出信號的兩個頻率值分隔的預(yù)定的最小間隔，接口裝置包含計算控制字N的值與第三個參數(shù)q的值之間的比值N/q的整數(shù)部分的裝置，這個整數(shù)部分構(gòu)成第一個參數(shù)M，以及計算控制字N的值與第一個參數(shù)和第三個參數(shù)乘積的值之間的差值的裝置，這個差值構(gòu)成第二個參數(shù)。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的變頻器，其特征在于，如果第三個參數(shù)編碼為P位，那么接口裝置包括移位寄存器，用來獲得編碼為L位的控制字，所述寄存器的P位最高有效位用于并行送數(shù)操作，P位加法器，用來在一個輸入端獲得移位寄存器的P位最高有效位，在另一輸入端獲得第三個參數(shù)的2的補(bǔ)碼，以及序列發(fā)生器，用來為L-P個計算步驟計時，每個計算步驟包括下列運算將加法器輸入端的當(dāng)前值相加，如果加法運算的結(jié)果為正，將此加法結(jié)果的P位最低有效位裝入移位寄存器的P位最高有效位，將加法器產(chǎn)生的進(jìn)位裝入挨著移位寄存器最低有效位的存儲觸發(fā)器，以及將移位寄存器的內(nèi)容向最高有效位的方向移動，使寄存器的最低有效位的值成為進(jìn)位的值。
4．鎖相環(huán)，包含振蕩器，用來產(chǎn)生振蕩頻率由調(diào)諧信號的值決定的輸出信號，相位/頻率檢測器，用來將振蕩頻率和參考信號的所謂比較頻率進(jìn)行比較，向振蕩器提供調(diào)諧信號，所述調(diào)諧信號的值決定于比較的結(jié)果，以及根據(jù)權(quán)利要求1的分頻器，它被置于振蕩器和相位/頻率檢測器之間。
5．用來接收無線電信號的裝置，包括輸入級，用來接收無線電信號，并將此信號轉(zhuǎn)換成具有所謂射頻的電子輸出信號，振蕩器，用來提供具有所謂振蕩頻率的輸出信號，以及混頻器，用來接收輸入級和振蕩器的輸出信號，并且提供頻率等于射頻和振蕩頻率差值的信號，此裝置的特征在于，它另外包含根據(jù)權(quán)利要求4的鎖相環(huán)，它用來調(diào)節(jié)振蕩頻率的值。
全文摘要
本發(fā)明涉及變頻器FCV,包括:分頻器FRACN,以及輸入端口REG,用來獲得決定分頻器FRACN的輸入FLO和輸出FDIV頻率之間分頻比的控制字N(1∶L)。根據(jù)本發(fā)明的變頻器FCV另外包括接口裝置INT,被置于輸入端口REG和分頻器FRACN之間,用來完成控制字N(1∶L)向聯(lián)合決定分頻器FRACN的非整數(shù)分頻比的第一個參數(shù)M(1∶L－P)和第二個參數(shù)k(1∶P)的變換。本發(fā)明可使用戶通過一個唯一控制字N(1∶L)對分頻器FRACN編程,而通常對非整數(shù)分頻比編程需要兩個控制字。本發(fā)明應(yīng)用于電視接收機(jī)或無線電話的調(diào)諧器。
文檔編號H03L7/089GK1325187SQ01116890
公開日2001年12月5日 申請日期2001年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月10日
發(fā)明者D·卡納爾德, V·菲拉特雷 申請人:皇家菲利浦電子有限公司