發(fā)射的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種發(fā)射機(jī)，包含兩個(gè)(或更多個(gè))鎖相環(huán)用于控制各自的振蕩器，和執(zhí)行不同的相位調(diào)制。多個(gè)相位是從各自的振蕩器得到的，邊沿旋轉(zhuǎn)器從相位的組合形成輸出信號(hào)。振蕩器可以在不同頻率下操作，所述頻率沒有一個(gè)是另一個(gè)的整數(shù)倍，而第一和第二鎖相環(huán)的多路復(fù)用器的輸出信號(hào)的頻率比較接近并且實(shí)質(zhì)上相同。這將減少牽引問題，通過一種小功率和小面積和數(shù)位增強(qiáng)的通用性電路來實(shí)現(xiàn)。
【專利說明】 發(fā)射機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)射機(jī)，特別是以不同的相位調(diào)制來結(jié)合雙通道的發(fā)射機(jī)。這種類型的發(fā)射機(jī)被稱為異相發(fā)射機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在對(duì)可以處理不同的無線通信標(biāo)準(zhǔn)，如3GPP的GSM、WCDMA和LTE的高可重構(gòu)性的調(diào)制器的需求越來越多。
[0003]系統(tǒng)級(jí)集成的連續(xù)推進(jìn)和，近來，在相同的片上系統(tǒng)(SoC)裸芯片上多個(gè)射頻/通道的集成存在特別的困難。這樣集成的例子適用于多重射頻芯或者通信通道。在這些RF-SoC設(shè)計(jì)中，干擾耦合大大限制了 RF電路的性能。該耦合的主要問題之一是注入牽引。注入牽引和信號(hào)完整性的問題會(huì)持續(xù)增加。
[0004]任何振蕩系統(tǒng)，如基于LC諧振回路的鎖相環(huán)(PLL)，通過電磁的、電容性的、襯底、地和電源寄生耦合通常容易注入牽引。這種牽引很可能是限制發(fā)射機(jī)輸出的光譜純度的主要原因。
[0005]為了在RF CMOS集成電路中達(dá)到高度集成，設(shè)計(jì)者需要使不同的VCO彼此接近，這樣可能會(huì)導(dǎo)致在電路操作上增加串?dāng)_和負(fù)面效果。
[0006]解決這個(gè)問題的方法之一是使用8形狀電感器。如A.Poon, A.Chang,H.Samavati,和 S.Wong 于 2009 年 6 月在 Solid-State Circuits, IEEE Journal, vol.44, n0.6,pp.1756-1764 中發(fā)表的文章 “Reduction of inductive crosstalk using quadrupoleinductors”中報(bào)告的,可以達(dá)到磁f禹合減少30dB,然而,其它的f禹合路徑未受影響。這是以更大的面積和減少電感器品質(zhì)(Q)因素為代價(jià)的。這種方法也不能減少輸出功率放大器(PAs)的牽引。
[0007]如今由于成本原因，強(qiáng)烈推進(jìn)用余下的發(fā)射機(jī)來集成RF功率放大器(PA)。這已經(jīng)在無線連接(例如藍(lán)牙、WiFi)中發(fā)生并且現(xiàn)在正在手機(jī)中發(fā)生。
[0008]在基站側(cè)，在與發(fā)射機(jī)相同的裸芯片上集成200W功率放大器尚未被認(rèn)真考慮。然而，有嘗試用相同的封裝中的PA來集成RF前端。在這種方案中，雖然在振蕩器和PA驅(qū)動(dòng)之間使用整數(shù)邊分頻器，但是PA輸出的諧波或者甚至發(fā)射機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)典型地衰減不夠從而導(dǎo)致注入牽引振蕩器。
[0009]圖1示出了最近的多芯射頻中的干擾/被干擾的問題。提供一組射頻芯，每個(gè)包含全數(shù)字鎖相環(huán)(ADPLL)(作為控制回路的一部分)來驅(qū)動(dòng)數(shù)字控制振蕩器(DCO)。布置緩沖器(BUF)和分頻器來驅(qū)動(dòng)功率放大器。在圖中箭頭10表示牽引問題。
[0010]已經(jīng)提出了一種通過相位旋轉(zhuǎn)減輕牽引的方法。例如，四相位旋轉(zhuǎn)。然而，這會(huì)引入過量的噪音，因?yàn)榍梆伮窂街胁迦朐S多裝置，每個(gè)裝置添加各自對(duì)相位噪聲的貢獻(xiàn)。
[0011]在Stefano Pellerano 等人于 2009 年 12 月在 IEEE Journal of SolidState Circuits, vol.46, N0.12 中發(fā)表的文章“A4.75GHz Fractional FrequencyDivider-by-1.25ffith TDC-Based All-Digital Spur Calibration in45_nm CMOS”中披露了四相位旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明由權(quán)利要求限定。
[0013]本發(fā)明提供一種發(fā)射機(jī)，包括:
[0014]相位調(diào)制器；
[0015]第一鎖相環(huán)，第一鎖相環(huán)控制第一振蕩器并且從相位調(diào)制器接收第一相位調(diào)制信號(hào);
[0016]第二鎖相環(huán)，第二鎖相環(huán)控制第二振蕩器并且從相位調(diào)制器接收第二相位調(diào)制信號(hào)。
[0017]功率放大器，功率放大器由第一鎖相環(huán)和第二鎖相環(huán)的輸出驅(qū)動(dòng)，
[0018]用于從鎖相環(huán)得到多個(gè)相位的裝置；和
[0019]邊沿旋轉(zhuǎn)器(32)，邊沿旋轉(zhuǎn)器與每個(gè)鎖相環(huán)相聯(lián)用于從多個(gè)相位的組合形成各自的輸出信號(hào)，
[0020]其中，第一振蕩器和第二振蕩器在不同頻率下操作，沒有一個(gè)頻率是另一個(gè)的整數(shù)倍，以及輸出信號(hào)的頻率比第一振蕩器和第二振蕩器頻率更接近。
[0021]本發(fā)明提供一種低功率結(jié)構(gòu)方案，通過干擾/被干擾電路的頻率變換避免牽引問題。它可被用于RF移動(dòng)電話基站或者手機(jī)站，特別被關(guān)注在超低相位噪音輸入中的執(zhí)行。
[0022]第一鎖相環(huán)和第二鎖相環(huán)的邊沿旋轉(zhuǎn)器的輸出信號(hào)可以是相同的(或者充分接近以致于如果振蕩器產(chǎn)生牽引影響的話，它們將遭受牽引影響)，但是振蕩器頻率是分開的。
[0023]用于得到多個(gè)相位的裝置是例如用于得到4個(gè)、8個(gè)或者更多個(gè)相位。當(dāng)結(jié)合相位產(chǎn)生輸出信號(hào)時(shí)這些相位能夠?qū)崿F(xiàn)頻率變換。
[0024]用于得到多個(gè)相位的裝置包含分頻器，邊沿旋轉(zhuǎn)器可以有各自的多路復(fù)用器用于在不同的時(shí)刻選擇不同的相位。
[0025]每個(gè)分頻器可以包含四分頻器用于得到8個(gè)相位，每個(gè)邊沿旋轉(zhuǎn)器可以包含環(huán)形計(jì)數(shù)器。環(huán)形計(jì)數(shù)器通過相位控制周期，并因此構(gòu)造新的波形。
[0026]第一鎖相環(huán)的邊沿旋轉(zhuǎn)器的環(huán)形計(jì)數(shù)器，優(yōu)選地在與第二鎖相環(huán)的邊沿旋轉(zhuǎn)器的環(huán)形計(jì)數(shù)器的相反的方向上旋轉(zhuǎn)。這意味著一個(gè)與分頻器的相位信號(hào)相比增加頻率，而另外一個(gè)減少頻率。
[0027]在一個(gè)實(shí)例中，第一鎖相環(huán)和第二鎖相環(huán)是全數(shù)字的，并且第一振蕩器和第二振蕩器是數(shù)字控制的。這提供了一種數(shù)字增強(qiáng)方法，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)造更多選擇。進(jìn)一步地，與模擬方法相比，數(shù)字方法提供更低的成本和更好的性能。
[0028]通過利用在本地振蕩器和發(fā)射機(jī)功率放大器(或者它的驅(qū)動(dòng)器)輸出頻率之間的分?jǐn)?shù)比率進(jìn)行頻率設(shè)計(jì)，從而可以防止各種多路徑產(chǎn)生的牽引問題。這樣，可以消除PA輸出和振蕩器之間的整次諧波關(guān)系。
[0029]例如，通過利用8個(gè)以上相位能夠?qū)崿F(xiàn)一系列分?jǐn)?shù)分頻器比率。一個(gè)優(yōu)選的實(shí)例使用準(zhǔn)確的8個(gè)相位，但是本發(fā)明可以用4個(gè)或者16個(gè)或者其它相位數(shù)來實(shí)現(xiàn)。
[0030]第一和第二鎖相環(huán)路每個(gè)都可以包含用于生成多路復(fù)用器控制信號(hào)的時(shí)序重排電路。
[0031]優(yōu)選地，第一振蕩器和第二振蕩器每個(gè)在不同的調(diào)諧范圍是可調(diào)諧的。在一個(gè)例子中，第一振蕩器在6.45GHz到8.5GHz的調(diào)諧范圍是可調(diào)諧的，而第二振蕩器在7.15GHz到9.2GHz的調(diào)諧范圍是可調(diào)諧的。
[0032]通過使用8相位系統(tǒng)，第一鎖相環(huán)路的輸出的期間可以是第一振蕩器輸出信號(hào)的期間的3.5倍、4.5倍、4.75倍、5.25倍、6倍、7倍、8倍、9倍和10倍中的一個(gè)，第二鎖相環(huán)路的輸出的期間可以是第二振蕩器輸出信號(hào)的期間的3.5倍、4.5倍、4.75倍、5.25倍、6倍、7倍、8倍、9倍和10倍中的不同的一個(gè)。
[0033]在一個(gè)例子中，第一鎖相環(huán)路的輸出的期間是第一振蕩器輸出信號(hào)的期間的3.5倍，第二鎖相環(huán)路的輸出的期間是第二振蕩器輸出信號(hào)的期間的4.5倍。
[0034]放大器可被用于移動(dòng)電話基站。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)例，其中:
[0036]圖1不出了多芯射頻中干擾/被干擾的問題；
[0037]圖2示出了本發(fā)明的發(fā)射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)；
[0038]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的改變振蕩器頻率的方法；
[0039]圖4示出了圖3的邊沿旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的概念方框圖；
[0040]圖5示出了如何依次選擇相位，它可以形成新的輸出頻率；
[0041]圖6以示意的形式示出了環(huán)形計(jì)數(shù)器；
[0042]圖7更詳細(xì)地示出了當(dāng)圖3中的邊沿旋轉(zhuǎn)器被命令逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)它的8個(gè)相位(即固定相位延遲)時(shí)的內(nèi)在的波形；
[0043]圖8示出了各種組件的系統(tǒng)級(jí)示意圖和電路詳圖；
[0044]圖9更詳細(xì)地示出了時(shí)序重排電路以及分頻器；
[0045]圖10示出了兩個(gè)交疊的調(diào)諧范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0046]本發(fā)明提供一種發(fā)射機(jī)，包含兩個(gè)鎖相環(huán)(PLL)，用于控制各自的振蕩器和執(zhí)行不同的相位/頻率調(diào)制，二相鎖定環(huán)優(yōu)選地為全數(shù)字PLL，振蕩器優(yōu)選地為數(shù)字控制振蕩器(DCO)。多個(gè)相位，優(yōu)選地為等距離相位，來自于各自的振蕩器，多路復(fù)用器從相位的組合形成輸出信號(hào)。振蕩器可以在不同頻率下操作，兩個(gè)中沒有一個(gè)是另一個(gè)的整數(shù)倍，也不是輸出的整數(shù)倍，因此第一和第二鎖相環(huán)的多路復(fù)用器的輸出信號(hào)的平均頻率可以是實(shí)質(zhì)上相同的。這是用一種以低功率和小面積和以數(shù)位增強(qiáng)的多功能性來實(shí)現(xiàn)的電路來減少牽引的問題。
[0047]通過適當(dāng)布置功率放大器網(wǎng)絡(luò)，本發(fā)明可以因此提供一種新的異相調(diào)制器。全數(shù)字PLL可以是本設(shè)計(jì)的核心，當(dāng)使用這樣的數(shù)字電路時(shí)，本結(jié)構(gòu)具備高可重構(gòu)性。振幅和相位調(diào)制都可以通過兩個(gè)ADPLL和兩個(gè)開關(guān)模式PA用匹配的網(wǎng)絡(luò)來完成。
[0048]使用ADPLL提供許多優(yōu)點(diǎn)，例如，它可以改變環(huán)路帶寬、信息率和在飛行中的建立時(shí)間。相反，用模擬設(shè)計(jì)不可能以很小的面積和功率消耗達(dá)到這些性能。[0049]為了滿足不同的標(biāo)準(zhǔn)，這些設(shè)計(jì)可以合并ADPLL的兩點(diǎn)調(diào)節(jié)。這些數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)增加環(huán)路帶寬之外的帶寬。這使調(diào)制器能夠以高帶寬通信標(biāo)準(zhǔn)使用。
[0050]圖2示出了基本結(jié)構(gòu)。輸入數(shù)據(jù)編碼被提供到用于生成同相(I)和正交(Q)數(shù)字基帶(DBB)信號(hào)的裝置。本結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)ADPLL20、22，經(jīng)由頻率調(diào)節(jié)完成相位調(diào)節(jié)。相位控制信號(hào)由異相調(diào)制器提供。ADPLL驅(qū)動(dòng)開關(guān)模式功率放大器和組合器。
[0051]參考M.van der Heijden, M.Acar, J.Vromans,和 D.Calvillo-Cortes 于 2011 年6 月在 Microwave Symposium Digest (MTT), 2011IEEE MTT-S International,pp.1-4 中發(fā)表的文章 “A19w high-efficiency wide-band CMOS-GaN class-Echireix RF outphasingpower amplifier，，。
[0052]本結(jié)構(gòu)的潛在問題是牽引，因?yàn)閮蓚€(gè)ADPLL在相同的裸芯片上并且彼此接近。近來已經(jīng)提出了基于全數(shù)字PLL (ADPLL)異相結(jié)構(gòu)。這在Mohammad E.Heidari等人于2009年4 月在 IEEE Journal of Circuits, Vol.44,N0.4 中發(fā)表的文章“All-Digital OutphasingModulator for a Software-Defined Transmitter，，中披露。
[0053]本設(shè)計(jì)僅要求一個(gè)ADPLL對(duì)信號(hào)進(jìn)行上變頻并且執(zhí)行相位調(diào)制。這使本結(jié)構(gòu)不需模擬混頻器。相位旋轉(zhuǎn)器被用于執(zhí)行幅度調(diào)制。相位旋轉(zhuǎn)器將I和Q信號(hào)轉(zhuǎn)換成相位。
[0054]這個(gè)相位被稱為異相角度，以兩種不同的路徑被增加到實(shí)際的相位中或從實(shí)際的相位中被減去。為校準(zhǔn)在這些路徑之間的延遲，構(gòu)造延遲鎖定環(huán)(DLL)。
[0055]數(shù)字方法在設(shè)計(jì)中不同部分的應(yīng)用還不夠成熟，并且電路的某些部分仍基于模擬組件，這是不合適的。例如，相位旋轉(zhuǎn)器是模擬增強(qiáng)的并且是不可配置的。此外，整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)制由ADPLL和DLL組成；這些在一起是十分復(fù)雜的。
[0056]本發(fā)明提供一種方法，該方法使用頻率設(shè)計(jì)，意味著兩個(gè)ADPLL的DCO芯在充分遠(yuǎn)離的不同頻率下工作。優(yōu)選地，提供一種數(shù)字增強(qiáng)方案。
[0057]圖3示出了本發(fā)明優(yōu)選方案的方框圖，示出了兩個(gè)ADPLL芯。特別地，圖3示出了處理振蕩器輸出的方法。每個(gè)振蕩器在不同的頻率:fcl和fc2下操作。分頻器30和邊沿旋轉(zhuǎn)器32 —起提供相位旋轉(zhuǎn)器分頻器功能。應(yīng)該注意的是振蕩器在可以不需要分頻器提供多個(gè)輸出的情況下可以提供多個(gè)相位輸出。獲得相位噪聲和寄生波的改善基于:
[0058]-使用數(shù)字增強(qiáng)方法，有效降低面積和成本；
[0059]-使用ADPLL產(chǎn)生更多用于可置配性的選擇；
[0060]-兩個(gè)幅度調(diào)制和相位調(diào)制路徑彼此固有地同時(shí)發(fā)生；
[0061]-兩個(gè)路徑彼此校準(zhǔn)，因?yàn)閮蓚€(gè)ADPLL共享相同的用于PLL鎖定的基準(zhǔn)頻率；和
[0062]-提供一種混合信號(hào)方法以減少牽引效應(yīng)。
[0063]本發(fā)明優(yōu)選的例子提供一種混合信號(hào)方法，可以減輕使用不同振蕩器的各個(gè)系統(tǒng)的牽引。本發(fā)明使用頻率設(shè)計(jì)。它可以使用整數(shù)(N)分頻器，但是問題是諧波仍可以引起主振蕩器的牽引。通過使用分?jǐn)?shù)分頻器，可以分開主頻率并減少牽引。
[0064]圖4示出了圖3的邊沿旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的概念方框圖。
[0065]本實(shí)例是基于8相位邊沿旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。然而可以使用4相位系統(tǒng)，或者甚至是16相位系統(tǒng)。也可以使用非功率雙相系統(tǒng)。
[0066]在8相位方案中，經(jīng)過緩沖器40之后的DCO輸出由分頻器42被除以4產(chǎn)生8個(gè)不同的相位信號(hào)。[0067]這8個(gè)輸出被提供到多路復(fù)用器44，并且這些輸出中的一個(gè)基于環(huán)形計(jì)數(shù)器46提供的控制信號(hào)在任何時(shí)候被選定。輸出緩沖器48也被示出。
[0068]為了明白這些概念，考慮有兩個(gè)DC0。期望在分配器/多路復(fù)用器之后的平均輸出頻率相同(或者接近相同)，但是DCO中心頻率彼此不同。
[0069]圖5示出了如何依次選擇相位，它可以產(chǎn)生新的輸出頻率。新的輸出頻率的產(chǎn)生是通過環(huán)形計(jì)數(shù)器輸出(信號(hào)52)控制多路復(fù)用器選擇信號(hào)(信號(hào)54)。
[0070]這樣，可以具有相同的輸出頻率但DCO頻率彼此分開。這會(huì)顯著減少牽引。為了適當(dāng)選擇邊緣，可以執(zhí)行一種狀態(tài)機(jī)。
[0071]輸出產(chǎn)生的時(shí)鐘可用于觸發(fā)環(huán)形計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器具有設(shè)置以及重置的能力。
[0072]圖6以示意的形式示出了環(huán)形計(jì)數(shù)器。
[0073]它包含雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的閉環(huán)。這些輸出相位被標(biāo)記為Cl到CS。一種時(shí)序重排電路(在圖6的頂部示出)使用這些輸出相位Cl到CS產(chǎn)生多路復(fù)用器控制信號(hào)SI到S8。通過校正計(jì)數(shù)器輸出的樣本，可以選擇合適的邊緣，如圖5所示。以下面的方法選擇取樣的邊緣:觸發(fā)器的建立和維持時(shí)間在不同的轉(zhuǎn)角相遇。這樣的系統(tǒng)的單位面積成本和功率很低。
[0074]現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述本發(fā)明系統(tǒng)的優(yōu)選的實(shí)例的運(yùn)行。
[0075]如上所述，本系統(tǒng)包含兩個(gè)振蕩器，每個(gè)振蕩器都具有邊沿旋轉(zhuǎn)器。這對(duì)應(yīng)的是雙通道系統(tǒng)。通?？梢允褂贸^兩個(gè)這樣的通道。頻率變換方向取決于邊緣轉(zhuǎn)動(dòng)方向。雙通道輸出的頻率相同(fol = fo2)但振蕩器的中心頻率(fcl、fc2)被充分分開。因此,在振蕩器之間以及在輸出和振蕩器之間的耦合不再是問題。
[0076]如上所述，提供一種具有8相位旋轉(zhuǎn)的分?jǐn)?shù)分頻器以實(shí)現(xiàn)減輕牽引。
[0077]圖7更詳細(xì)地示出了當(dāng)命令旋轉(zhuǎn)器中的邊沿旋轉(zhuǎn)器順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)它的8個(gè)相位(即固定相位延遲)時(shí)的內(nèi)在的波形。
[0078]環(huán)形計(jì)數(shù)器輸出波形示出了全部8個(gè)信號(hào)Cl到CS迭加。每個(gè)信號(hào)每8個(gè)相位只有一個(gè)脈沖。類似的，多路復(fù)用器選擇信號(hào)SI到S8是迭加示出并且再次每個(gè)信號(hào)每8個(gè)相位只有一個(gè)脈沖。
[0079]多路復(fù)用器控制信號(hào)的時(shí)間安排基于相位信號(hào)，該相位信號(hào)通過分頻器42產(chǎn)生(如圖9所示)。
[0080]圖7不出了相位P5和P6控制最初兩個(gè)多路復(fù)用器選擇信號(hào)的時(shí)間安排的方法。從相位信號(hào)開始(例如P5)到相應(yīng)的多路復(fù)用器選擇信號(hào)(例如在相位P5的情況下信號(hào)54的第一脈沖)的開始存在一個(gè)延遲，該延遲顯示為Td2。相同的延遲也存在于相位信號(hào)的前沿和相應(yīng)的環(huán)形計(jì)數(shù)器信號(hào)之間。該延遲顯示為Tdl。
[0081]通過選擇下一個(gè)延遲分頻器相位的上升邊，輸出時(shí)鐘邊緣滯后，因此導(dǎo)致頻率減少到1/8。這種輸出是由脈沖序列組成，脈沖序列依次從不同的相位獲得。另一個(gè)旋轉(zhuǎn)器以相反方向操作。
[0082]這樣，一個(gè)旋轉(zhuǎn)器/多路復(fù)用器減少它的DCO頻率以產(chǎn)生輸出頻率，另外一個(gè)旋轉(zhuǎn)器/多路復(fù)用器增加它的DCO頻率以產(chǎn)生相同的輸出頻率。
[0083]圖8示出了各種組件的系統(tǒng)級(jí)示意圖和電路詳圖。
[0084]再一次示出環(huán)形計(jì)數(shù)器。它具有一個(gè)置位觸發(fā)器和一連串復(fù)位觸發(fā)器。詳細(xì)示出了置位和復(fù)位觸發(fā)器，每一個(gè)都是邊沿觸發(fā)的D觸發(fā)器。置位/復(fù)位觸發(fā)器控制正常通過或者分?jǐn)?shù)除法。邊緣觸發(fā)的D觸發(fā)器調(diào)整環(huán)形計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)用于適當(dāng)?shù)倪吘夁x擇。
[0085]多路復(fù)用器也被示出，包含一組由SI到S8控制的并聯(lián)互補(bǔ)傳輸門開關(guān)，用于選擇性地將相位Pl到P8之一耦合到提供強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力的輸出緩沖器。并聯(lián)連接提供邏輯或函數(shù)。
[0086]圖9更詳細(xì)地示出了時(shí)序重排電路以及分頻器。通過靜態(tài)CMOS分頻器執(zhí)行除以4產(chǎn)生8個(gè)等距離相位Pl到P8。時(shí)序重排執(zhí)行如下:一堆邊沿觸發(fā)的D觸發(fā)器通過環(huán)形計(jì)數(shù)器輸出Cl到CS來控制時(shí)鐘，以控制相位信號(hào)Pl到P8的開關(guān)從而產(chǎn)生多路復(fù)用器控制信號(hào)SI到S8。
[0087]為了最小化輸出時(shí)鐘的相位噪聲退化，最應(yīng)該關(guān)心的是將依靠前饋路徑的裝置限制成絕對(duì)最小值，從而在非關(guān)鍵反饋路徑上放入全部信號(hào)處理復(fù)雜性。
[0088]根據(jù)簡單的方程式，用四分頻器可以產(chǎn)生另外的分頻比率4.5和3.5:
[0089]Toutl = Toscl X4X9/8 = 4.5XToscl ；
[0090]Tout2 = Tosc2X4X7/8 = 3.5XTosc2。
[0091]這些時(shí)間段之一是基于每個(gè)周期一個(gè)相位的時(shí)間滯后(通過相位中的延遲)，而另一個(gè)是基于每個(gè)周期一個(gè)相位的獲得(通過相位中的前進(jìn))。
[0092]為了得到可靠的邊緣選擇，選擇信號(hào)應(yīng)該在圖7的陰影區(qū)出現(xiàn)。為了保證這一點(diǎn)，需要考慮最壞情形的時(shí)間不可靠性。關(guān)鍵時(shí)間延遲由環(huán)形計(jì)數(shù)器和時(shí)序重排電路的建立/維持時(shí)間和時(shí)鐘到Q延遲組成。為了緩和該時(shí)間，選擇邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器以呈現(xiàn)短的建立和維持時(shí)間。在選擇適當(dāng)?shù)男盘?hào)相位(P1-P8)時(shí)考慮這些延遲結(jié)果來調(diào)整計(jì)數(shù)器輸出以產(chǎn)生正確的選擇信號(hào)用于多路復(fù)用器(S1-S8)。
[0093]如上所述，這種相位開關(guān)分頻器的好處是它們可以在更高頻率下操作同時(shí)非常適用于RF應(yīng)用。然而，相位旋轉(zhuǎn)分頻器對(duì)內(nèi)在的失配很敏感并且會(huì)產(chǎn)生大量的雜散。當(dāng)分?jǐn)?shù)分頻器用于頻率合成器的反饋通道時(shí)，這些雜散水平通常是不需要的。
[0094]它可能與在分頻器的輸出要求下的無雜散的動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)最大可容忍的相位失配有關(guān)。
[0095]分頻器通常不限于3.5和4.5分度。通過進(jìn)一步修改選擇路徑，可以獲得不同的分頻比。通過對(duì)波形更進(jìn)一步的檢驗(yàn)，可以導(dǎo)出方程式例如Tnew = ToldX2+Told/2和Tnew=ToldX 2+Told/2+Told/8 (Told和Tnew在圖7中示出)，產(chǎn)生10和5.25的比率。進(jìn)一步的調(diào)查顯示可以獲得的比率是4.75、6、7、8、9。
[0096]除了管理注入牽引之外，分?jǐn)?shù)分頻器還可用于進(jìn)一步擴(kuò)展頻率范圍用于多頻段射頻。
[0097]圖10示出了具有重疊的調(diào)諧范圍的兩個(gè)振蕩器。在完全調(diào)諧好的系統(tǒng)中，重疊應(yīng)當(dāng)被最小化。第一振蕩器從6.45GHz到8.5GHz是可調(diào)諧的，第二振蕩器從7.15GHz到9.2GHz是可調(diào)諧的。
[0098]這兩個(gè)振蕩器在修改的C級(jí)結(jié)構(gòu)下操作，如M.Tohidian, A.Fotowat-Ahmadi,M.Kamarei，和 F.Ndagijimana 在 ESSCIRC(ESSCIRC)，2011Proceedings of the ESSCRIC,Sept.2011, pp.495-498 中發(fā)表的文章 “High-swing class-CVCO” 中所述。
[0099]例如，兩個(gè)振蕩器的調(diào)諧范圍可以接近26%。振蕩器可以具有5位二進(jìn)制加權(quán)粗糙MOM電容器組，2位精確MOM電容器組，和線性的變抗器用于15MHz的連續(xù)調(diào)諧范圍。[0100]振蕩器核心區(qū)面積可以是0.18_2。一種電阻式的交流耦合緩沖器可以與轉(zhuǎn)化器級(jí)聯(lián)以通過產(chǎn)生8個(gè)相位的CMOS分頻器驅(qū)動(dòng)分頻。在整個(gè)調(diào)諧范圍偏移3MHz的情況下測量的振蕩器FoM是185dB，并且在輸出為2GHz的情況下相位噪音是-143dBc/Hz。另外，通過啟動(dòng)邊沿旋轉(zhuǎn)測量到底噪為_156dBc，并且變化接近ldB。
[0101]開關(guān)電容器結(jié)構(gòu)被用于粗糙調(diào)諧共振頻率。開關(guān)晶體管的尺寸被設(shè)置為在寄生電容(太大的開關(guān)減少調(diào)諧范圍)和相位噪聲降低(兩個(gè)小的開關(guān)引起在通路狀態(tài)下電阻的損失，從而減少開關(guān)電容器Q因子)之間。出于可靠性原因，所有的振蕩器核心晶體管是厚氧化物裝置。
[0102]為了證明該方法的有效性，振蕩器和可編程序分?jǐn)?shù)分頻器在65nmCM0S中執(zhí)行。芯片總面積是0.82mm2，如上所述，每個(gè)振蕩器占0.1Smm20兩個(gè)頻率生成的通道被放置在相同的CMOS裸芯片上以200 μ m分開。
[0103]到兩個(gè)振蕩器的供給和地連接在裸芯片上分開。所測量的電流消耗在每個(gè)振蕩器在1.7V時(shí)是12mA，在每個(gè)電阻緩沖器在1.2V時(shí)是1.3mA。估算(即，綜合測量值和模擬)的電流消耗是分頻器為2.5mA和2GHz8相位旋轉(zhuǎn)器為0.5mA，兩者都在1.2V。
[0104]注入牽引方案在RF性能滿足預(yù)定的基站發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中得到成功的驗(yàn)證。
[0105]兩個(gè)振蕩器僅通過200μηι分開時(shí),它們相互的稱合預(yù)計(jì)是高的。比200kHz的分開更近時(shí)，兩個(gè)振蕩器經(jīng)歷注入鎖。為了在正常系統(tǒng)操作中避免注入鎖和抑制注入牽引，相位旋轉(zhuǎn)器可以同時(shí)啟動(dòng)但方向相反，從而通過2GHz分開共振頻率。依照要求，兩個(gè)輸出再一次頻率相同，雖然在不同的工作循環(huán)中，這是校正的向上流。然而現(xiàn)在由于兩個(gè)諧振的頻率間隔大，所以牽引幾乎不存在。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的雜散水平可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)的低于_80dBc，位于基本載波外2GHz。
[0106]因此上面描述的本發(fā)明的例子提供了一種基于8相位旋轉(zhuǎn)器的分?jǐn)?shù)分頻器用于減輕注入牽引。在2通道通信片上系統(tǒng)(SoC)中在振蕩器和PA或者PA驅(qū)動(dòng)之間插入旋轉(zhuǎn)器允許振蕩器在彼此遠(yuǎn)離的頻率下共振和形成共同的輸出頻率。這樣，可以避免任何潛在的注入牽引生成雜散。兩個(gè)振蕩器的耦合通常是非常緊密以致于它們將引入鎖。通過28%分開中心頻率可以將注入牽引雜散減少到超低值。SoC已經(jīng)在用于指定的基站發(fā)射機(jī)的65nm CMOS中被試驗(yàn)性的驗(yàn)證。
[0107]上面描述的本發(fā)明的優(yōu)選的例子提供全數(shù)字異相發(fā)射機(jī)，它可以滿足所有的通信標(biāo)準(zhǔn)。本結(jié)構(gòu)針對(duì)基站應(yīng)用。
[0108]特別地，提供一種雙通道RF生成系統(tǒng)，例如用于2GHz基站發(fā)射機(jī)避免由于各種寄生耦合路徑的牽引，特別是在強(qiáng)RF輸出和RF振蕩器的敏感LC諧振回路之間的牽引。這通過一種可編程的分?jǐn)?shù)分頻器經(jīng)由分頻變換獲得。在RF傳輸通道以內(nèi)和之間的被干擾/干擾的任何頻率關(guān)系被避免，因此在注入牽引雜散的產(chǎn)生中是無害的。所提出的方法可以使注入牽引雜散遠(yuǎn)離載波。
[0109]具有上述優(yōu)點(diǎn)的全數(shù)字鎖相環(huán)和數(shù)字控制振蕩器的使用僅僅是一個(gè)例子。然而，本發(fā)明可以是用模擬鎖相環(huán)路和其他類型的振蕩器執(zhí)行。分頻器和旋轉(zhuǎn)器的使用不是得到所期望的多個(gè)相位的唯一的方法。例如，振蕩器結(jié)構(gòu)可以提供所有的相位，因此它本身可以限定用于得到多個(gè)相位的方法。
[0110]本發(fā)明特別涉及提供兩個(gè)振蕩器，這兩個(gè)振蕩器可以極為接近，通過使用相位旋轉(zhuǎn)方法轉(zhuǎn)換兩個(gè)不同的振蕩器頻率從而相位旋轉(zhuǎn)后的輸出信號(hào)的頻率比振蕩器頻率更接近。
[0111]所披露實(shí)例的其他變化可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員在執(zhí)行所主張的發(fā)明、研究附圖、披露和附加的權(quán)利要求后理解并實(shí)現(xiàn)。在權(quán)利要求中，“包含”不排除其他的組件或者步驟。事實(shí)上，某些手段在相互不同的從屬權(quán)利要求中敘述并不是指這些手段的組合不能利用。任何在權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不限制范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)射機(jī)，其特征在于，包含: 相位調(diào)制器； 第一鎖相環(huán)，所述第一鎖相環(huán)(20)控制第一振蕩器并且從所述相位調(diào)制器接收第一相位調(diào)制信號(hào)； 第二鎖相環(huán)，所述第二鎖相環(huán)(22)控制第二振蕩器并且從所述相位調(diào)制器接收第二相位調(diào)制信號(hào)；和 功率放大器，所述功率放大器由第一鎖相環(huán)和第二鎖相環(huán)的輸出驅(qū)動(dòng)， 用于從鎖相環(huán)得到多個(gè)相位的裝置；和 邊沿旋轉(zhuǎn)器(32)，所述邊沿旋轉(zhuǎn)器與每個(gè)鎖相環(huán)相聯(lián)用于從多個(gè)相位的組合形成各自的輸出信號(hào)， 第一振蕩器和第二振蕩器在不同頻率下操作， 所述頻率沒有一個(gè)是另一個(gè)的整數(shù)倍，以及所述輸出信號(hào)的頻率比第一振蕩器頻率和第二振蕩器頻率更接近。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，第一鎖相環(huán)和第二鎖相環(huán)的邊沿旋轉(zhuǎn)器的平均輸出信號(hào)頻率相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，用于得到多個(gè)相位的所述裝置用于得到4個(gè)、8個(gè)或者更多個(gè)相位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2·所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，用于得到多個(gè)相位的所述裝置包含分頻器(30)，每個(gè)邊沿旋轉(zhuǎn)器包含各自的多路復(fù)用器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，每個(gè)分頻器包含四分頻器(42)用于得到8個(gè)相位。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，每個(gè)邊沿旋轉(zhuǎn)器包含環(huán)形計(jì)數(shù)器(46)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，第一鎖相環(huán)的邊沿旋轉(zhuǎn)器(32)的環(huán)形計(jì)數(shù)器(46)與第二鎖相環(huán)的邊沿旋轉(zhuǎn)器(32)的環(huán)形計(jì)數(shù)器(46)旋轉(zhuǎn)方向相反。
8.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述第一鎖相環(huán)和所述第二鎖相環(huán)是全數(shù)字的，以及所述第一振蕩器和第二振蕩器是數(shù)字控制的。
9.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，第一鎖相環(huán)和第二鎖相環(huán)的每個(gè)都包含時(shí)序重排電路用于生成多路復(fù)用器控制信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述時(shí)序重排電路包含一組邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器。
11.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，第一振蕩器和第二振蕩器每個(gè)在不同的調(diào)諧范圍是可調(diào)諧的。
12.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述第一振蕩器在6.45GHz到8.5GHz的調(diào)諧范圍是可調(diào)諧的，而所述第二振蕩器在7.15GHz到9.2GHz的調(diào)諧范圍是可調(diào)諧的。
13.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述第一鎖相環(huán)的輸出期間是所述第一振蕩器輸出信號(hào)的期間的3.5倍、4.5倍、4.75倍、5.25倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍中的一個(gè)，所述第二鎖相環(huán)的輸出期間是所述第二振蕩器輸出信號(hào)的期間的3.5倍、.4.5倍、4.75倍、5.25倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍中的不同的一個(gè)。
14.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述第一鎖相環(huán)的輸出期間是所述第一振蕩器輸出信號(hào)的期間的3.5倍，以及所述第二鎖相環(huán)的輸出期間是所述第二振蕩器輸出信號(hào)的期間的4.5倍。
15.一種移動(dòng)電話 基站，其特征在于，包含根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的放大器。
【文檔編號(hào)】H03L7/099GK103716059SQ201310225133
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月11日
【發(fā)明者】賽義德·阿米爾·瑞扎·阿罕默德·米爾, 羅伯特·波格但·斯塔澤維斯基, 馬克·皮特·范德海登 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司