專(zhuān)利名稱(chēng)：用于通過(guò)噪聲前饋減少振蕩器噪聲的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及減少無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)中的相位噪聲，更具體地涉及將多個(gè)振蕩器集成到硅芯片中，并同時(shí)在利用了所述集成振蕩器的無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)相位噪聲的減少。
背景技術(shù)：
在這里一并作為參考的、于1996.10.11申請(qǐng)、發(fā)明名稱(chēng)為“雙模式GSM/AMPS電話(huà)”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.08/730,670描述了在便攜式蜂窩電話(huà)中利用的各種電路結(jié)構(gòu)，在所述便攜式蜂窩電話(huà)中，通過(guò)首先調(diào)制發(fā)射中間頻率壓控振蕩器(TXIF-VCO)產(chǎn)生具有希望發(fā)射頻率的希望發(fā)射信號(hào)。所披露的TXIF-VCO最好是如正交VCO(QVCO)的己知類(lèi)型，這種正交VCO產(chǎn)生彼此相位相差90°的兩個(gè)正交輸出信號(hào)(余弦和正弦)。所述正交輸出信號(hào)被一個(gè)諸如在1996.6.25授權(quán)的US專(zhuān)利No5530722描述的經(jīng)過(guò)改善的正交調(diào)制器的正交調(diào)制器接收，上述經(jīng)過(guò)改善的正交調(diào)制器在這里一并作為參考。
來(lái)自所述正交調(diào)制器的經(jīng)過(guò)調(diào)制的TXIF-VCo信號(hào)與來(lái)自發(fā)射最終頻率壓控振蕩器(TX-VCO)的信號(hào)在相位振蕩器中進(jìn)行相位比較。在比較之前，通過(guò)與來(lái)自一個(gè)頻率合成器的信號(hào)的外差將TX-VCO信號(hào)混頻以使其等于TXIF-QVCO信號(hào)的頻率，后者信號(hào)通?？捎脕?lái)自所述接收器的信號(hào)，在所述接收器中，所述頻率合成器被用做所述接收器的本機(jī)振蕩器(RXLO)。當(dāng)輸入給它的信號(hào)相位不等時(shí)，所述相位比較器輸出一個(gè)誤差信號(hào)。所述誤差信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)環(huán)路或低通濾波器用于將所述TX-VCO信號(hào)控制或調(diào)諧成所希望的發(fā)射頻率，該頻率等于所述RXLO和TXIF信號(hào)頻率的和或差。所述環(huán)路濾波器的控制環(huán)路帶寬寬得足以通過(guò)從所述正交調(diào)制器施加所述TXIF-VCO信號(hào)的相位調(diào)制，并將相同的相位調(diào)制施加到所述TX-VCO上，由此獲得經(jīng)過(guò)調(diào)制的最終頻率發(fā)射信號(hào)。
上述現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)被集成為RF(無(wú)線(xiàn)頻率)集成電路并在符合GSM(用于移動(dòng)通信的全球系統(tǒng))標(biāo)準(zhǔn)的蜂窩電話(huà)以及符合PCS1900標(biāo)準(zhǔn)的蜂窩電話(huà)中使用。
如果TXIF-VCO信號(hào)是如在GSM/PCS1900電路中審慎安排的晶基振蕩器頻率的小的數(shù)倍，所述TXIF-QVCO頻率只需利用那個(gè)小倍數(shù)進(jìn)行分頻，以便將所述TXIF-QVCO信號(hào)的頻率減少到所述晶基振蕩器的頻率以用于相位比較。已經(jīng)知道一個(gè)由鎖相環(huán)電路(PLL)控制的振蕩器的相位噪聲取決于分頻比，并且當(dāng)所述分頻比很大時(shí)變得非常糟。在前述的應(yīng)用中，小的分頻比導(dǎo)致可接收的低相位噪聲，允許TXIF-QVCO具有多諧振蕩器的特性，并可以很容易地集成到一個(gè)硅集成電路中。適當(dāng)類(lèi)型的多諧振蕩器例如是分別在雙極或場(chǎng)效應(yīng)晶體管基礎(chǔ)上的發(fā)射極耦合或源極耦合、電流控制的多諧振蕩器。這種多諧振蕩器的一個(gè)例子是在這里一并作為參考的1997年8月5日授權(quán)的美國(guó)專(zhuān)利No.5654677中描述的多諧振蕩器。
在其他的應(yīng)用中，可能不能設(shè)計(jì)出導(dǎo)致TXIF-QVCO頻率是所述晶基振蕩器頻率小倍數(shù)的內(nèi)部頻率方案。當(dāng)例如希望利用比所述接收機(jī)信道更細(xì)的步長(zhǎng)來(lái)選擇發(fā)射機(jī)信道時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)這種情況，如在1996.11.8日申請(qǐng)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.08/746338、發(fā)明名稱(chēng)為“在正向和反向鏈接基礎(chǔ)上使用不同信道間隔的衛(wèi)星/蜂窩電話(huà)”所描述的。這個(gè)申請(qǐng)和它在1996.7.9日被授權(quán)的專(zhuān)利US-5535432在這里也作為參考。這在TXIF-QVCO鎖相環(huán)電路中導(dǎo)致較高的分頻比，從而導(dǎo)致較高的相位噪聲。
本發(fā)明就是要克服上述缺點(diǎn)，即緩和較高TXIF-QVCO相位噪聲的有害影響。
發(fā)明概述可以利用多種方式中的任何一種方式制造能夠利用一個(gè)控制信號(hào)對(duì)其頻率進(jìn)行控制的振蕩器。在蜂窩技術(shù)中，為了減少尺寸和成本，最佳的方式是將其集成到硅集成電路中。在使用高-Q諧振器規(guī)定所述振蕩器工作頻率減少振蕩器相位噪聲的同時(shí)，由于所述高-Q諧振器與有損耗硅基底的間隔僅僅幾個(gè)微米并且與所述有損耗硅基底的接近減小了所述Q，因此在集成電路中制作它們非常困難。另一方面，具有能夠在集成電路中制作的低-Q諧振器的集成電路振蕩器或諸如多諧振蕩器的不需要諧振電路的振蕩器呈現(xiàn)出在某些系統(tǒng)應(yīng)用中不希望的高相位噪聲。
根據(jù)本發(fā)明的一般實(shí)施，提供了一種電路，包括一個(gè)用于將來(lái)自第一可控振蕩器的第一可控振蕩器信號(hào)的相位與從諸如晶體振蕩器的低噪聲基準(zhǔn)振蕩器得到的基準(zhǔn)振蕩器頻率信號(hào)的相位進(jìn)行比較的第一比較器。在進(jìn)行所述比較之前，借助于一個(gè)適當(dāng)?shù)姆诸l電路將兩個(gè)振蕩器信號(hào)減少到一個(gè)公共比較頻率。當(dāng)所述振蕩器信號(hào)不具有相同的相位時(shí)，所述第一頻率比較器輸出一個(gè)誤差信號(hào)。包括一個(gè)積分電路的第一環(huán)路濾波器對(duì)來(lái)自所述第一相位比較器的誤差信號(hào)進(jìn)行濾波以產(chǎn)生將被提供給所述第一受控振蕩器的控制信號(hào)，從而使它的頻率被控制到所希望的值，其相位誤差的平均值為零。
然后在第二相位比較器中將所述第一受控振蕩器信號(hào)和來(lái)自第二受控振蕩器的信號(hào)進(jìn)行比較。在所述比較之前，通過(guò)分頻或外差將兩個(gè)信號(hào)減小到共同的比較頻率。當(dāng)所述振蕩器信號(hào)相位不同時(shí)，所述第二相位比較器輸出一個(gè)誤差信號(hào)。來(lái)自第一相位比較器的通常為零平均值的相位誤差信號(hào)然后在一個(gè)加法器中被加到來(lái)自所述第二相位比較器的所述相位誤差上(所述相位誤差信號(hào)失相180°)，以去除來(lái)自第一受控振蕩器的相位噪聲。借此，產(chǎn)生一個(gè)用于不受第一受控振蕩器相位噪聲影響的第二受控振蕩器的控制信號(hào)。然后所述無(wú)噪聲控制信號(hào)在第二環(huán)路濾波器中被濾波并用于控制第二受控振蕩器以產(chǎn)生具有經(jīng)過(guò)改善相位噪聲特性的希望頻率的信號(hào)。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，所述第一相位比較器包括兩個(gè)具有分別來(lái)自所述第一受控振蕩器和所述基準(zhǔn)振蕩器的相同輸入信號(hào)的相同的相位比較器。相同的相位比較器中的一個(gè)連接到所述第一環(huán)路濾波器以提供用于所述第一受控振蕩器的控制信號(hào)，而另一個(gè)相同的相位比較器被連接到所述第二相位比較器的輸出以用于產(chǎn)生所述相位誤差電流信號(hào)的加Y求和(Y-added addition)。所述最佳實(shí)施例考慮到了相位比較器通常具有電流源輸出，因此僅僅分解所述第一相位比較器輸出將導(dǎo)致電流分解。所述無(wú)噪聲控制信號(hào)然后在所述第二環(huán)路濾波器中被濾波并用于控制所述第二受控振蕩器。在該最佳實(shí)施例中，通過(guò)使用所述相同第一相位比較器，所述第一和第二環(huán)路濾波器彼此去耦合。
本發(fā)明的一個(gè)目的是減小無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)中的相位噪聲。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是在實(shí)現(xiàn)減小相位噪聲的同時(shí)將多個(gè)振蕩器集成到多個(gè)硅芯片中。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是減少集成振蕩器的尺寸、成本和功耗。
本發(fā)明的其他方面、目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)、附圖和權(quán)利要求書(shū)的研究獲得。
附圖簡(jiǎn)述

圖1的框圖示出了本發(fā)明用于通過(guò)噪聲前饋減小振蕩器噪聲的一般結(jié)構(gòu)；和圖2的框圖示出了本發(fā)明用于通過(guò)噪聲前饋減小振蕩器噪聲的最佳實(shí)施例。
最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述圖1的框圖示出了以標(biāo)號(hào)10指出的本發(fā)明電路的一般結(jié)構(gòu)。通過(guò)使用下面將要詳細(xì)描述的噪聲前饋回路，發(fā)明電路10實(shí)現(xiàn)了振蕩器相位噪聲的減小。另外，發(fā)明電路10可以被集成到硅芯片中，由此減小了整個(gè)電路的尺寸以及制造成本。發(fā)明電路10包括第一鎖相環(huán)電路12、正交調(diào)制器14和第二鎖相環(huán)電路16。所述第一鎖相環(huán)電路12包括第一壓控振蕩器(VCO)18，用于產(chǎn)生其頻率依賴(lài)于所述壓控輸入信號(hào)22的輸出信號(hào)20。雖然這種頻率控制振蕩器通常已知是VCO類(lèi)型的，但是這個(gè)術(shù)語(yǔ)也可以被認(rèn)為是包括受控電流振蕩器，這是另一種一般實(shí)施，在這種實(shí)施中，輸出信號(hào)的頻率取決于控制電流而不是控制電壓。
來(lái)自VC018的輸出信號(hào)20被緩存在緩存放大器24中，緩存放大器24包括90°相移網(wǎng)絡(luò)或HiIbert網(wǎng)絡(luò)，用于產(chǎn)生彼此具有90°相移的余弦(cos)和正弦(sin)波輸出。也已經(jīng)知道用于直接輸出余弦和正弦波形的正交VCO(QVCO)，這種QVCO也可以被使用(見(jiàn)圖2)。在這種實(shí)施中，緩存放大器24包括在所述QVCO中。在1996年6月25日授權(quán)的美國(guó)專(zhuān)利No 5530722中描述了正交調(diào)制器和對(duì)它的改進(jìn)，該專(zhuān)利文獻(xiàn)在這里也作為參考。
緩存放大器24還提供一個(gè)回到第一鎖相環(huán)電路12的緩沖的VCO信號(hào)26。來(lái)自緩存放大器24的緩存VCO信號(hào)26是一個(gè)第三分離的緩存的輸出信號(hào)并可以是具有將被提供給正交調(diào)制器14的同頻率但異相并具有余弦和正弦波形的余弦或正弦波形。緩存的VCO信號(hào)26被除N電路28接收，該電路28將緩存VCO信號(hào)26除以N?；鶞?zhǔn)除M電路30對(duì)已知頻率Fref的基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行分頻以便獲得Fref/M。當(dāng)分頻器28和30的輸出具有不相同的頻率和相位時(shí)，相位比較器32比較分頻器28和30的輸出并產(chǎn)生誤差信號(hào)34。誤差信號(hào)34被提供給環(huán)路濾波器36，環(huán)路濾波器36對(duì)誤差信號(hào)34進(jìn)行濾波，并產(chǎn)生控制信號(hào)22給VCO18，以使VCO輸出信號(hào)20中的誤差減少到零頻率和相位誤差。在該點(diǎn)處，即在零誤差處，VCO18被鎖定到頻率(N/M)Fref。由此，根據(jù)已知的數(shù)字頻率合成技術(shù)通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇M和N可以獲得實(shí)際限制范圍內(nèi)的任意所需VCO18的頻率。
正交調(diào)制器14對(duì)平均頻率等于VCO18的頻率的信號(hào)進(jìn)行相位和/或幅值調(diào)制。在諸如符合GSM(用于移動(dòng)通信的全球系統(tǒng))標(biāo)準(zhǔn)的蜂窩電話(huà)的某些應(yīng)用中，只使用相位調(diào)制。希望這種相位調(diào)制能夠被傳輸給從位于諸如歐洲935-960MHz內(nèi)的分配的蜂窩電話(huà)頻帶中或美國(guó)1900MHzPCS頻譜中多個(gè)信道中的一個(gè)選擇的輸出發(fā)射機(jī)頻率。
正交調(diào)制器14包括一對(duì)平衡混頻器36、38和加法器40?；祛l器36、38數(shù)學(xué)地執(zhí)行I和Q信號(hào)與由緩沖放大器24產(chǎn)生的正弦和余弦波形的乘法。所述I和Q信號(hào)最好由一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(未示出)產(chǎn)生并載有經(jīng)過(guò)調(diào)制的信息，當(dāng)調(diào)制到無(wú)線(xiàn)電載波上時(shí)，將導(dǎo)致所述無(wú)線(xiàn)電載波幅值和相位的調(diào)制?；祛l器36將所述I信號(hào)(I和I)與余弦波形相乘。類(lèi)似的，在混頻器38處所述Q信號(hào)(Q和Q)與正弦波形相乘。利用加法器40將混頻器36和38的輸出相加以產(chǎn)生一個(gè)幅值/相位調(diào)制的信號(hào)42，該信號(hào)42基本上是一個(gè)具有幅值和相位的矢量。利用正交調(diào)制和提供適當(dāng)產(chǎn)生的I和Q信號(hào)以表示特殊類(lèi)型調(diào)制的矢量分量的特征，可以產(chǎn)生各種形式的調(diào)制，例如二進(jìn)制移相鍵控、正交幅值調(diào)制、單側(cè)頻帶語(yǔ)音等。所述I和Q信號(hào)基本上確定了將被執(zhí)行的調(diào)制類(lèi)型。
通過(guò)對(duì)通常被用做接收機(jī)中本機(jī)振蕩器的頻率合成器44編程方便地選擇所希望的蜂窩信道，以產(chǎn)生將被提供給下變頻器48的混頻信號(hào)46。第二VCO50產(chǎn)生另一個(gè)輸入信號(hào)52提供給下變頻器48。VCO50直接以所述發(fā)射頻率工作，并且最好是一個(gè)低噪聲VCO。在下變頻器48中從所述混頻信號(hào)46中減去發(fā)射頻率信號(hào)52，以產(chǎn)生差頻率信號(hào)54，該信號(hào)54應(yīng)位于發(fā)射偏移頻率上。所述發(fā)射偏移是由接收機(jī)頻率合成器44形成的一個(gè)偏移，用于產(chǎn)生所述發(fā)射頻率并等于所述發(fā)射機(jī)中間頻率加上或減掉雙工間距。所述雙工間距基本上是上行線(xiàn)路和下行線(xiàn)路頻帶之間使能一個(gè)單元電話(huà)或其他設(shè)備同時(shí)發(fā)射或接收信號(hào)的一個(gè)固定間隙。例如，在800MHz頻帶中，所述雙工間距是45MHz；在2千兆赫茲PCS頻帶中，所述雙工間距是恒定的80MHz。
第一鎖相環(huán)12的VCO18最好工作在所述發(fā)射偏移頻率上。來(lái)自正交調(diào)制器14的輸出信號(hào)42由此是一個(gè)經(jīng)過(guò)調(diào)制的發(fā)射偏移頻率信號(hào)。來(lái)自下行變頻器48的差頻率信號(hào)54和經(jīng)過(guò)調(diào)制的發(fā)射偏移信號(hào)42被輸入給一個(gè)相位比較器或檢測(cè)器56，所述相位比較器或檢測(cè)器56將所述差頻率信號(hào)54與來(lái)自所述正交調(diào)制器14的所述相位經(jīng)過(guò)調(diào)制的信號(hào)42(兩個(gè)信號(hào)都具有所述發(fā)射偏移頻率)進(jìn)行比較。如果來(lái)自VCO50的信號(hào)52的相位不等于經(jīng)過(guò)調(diào)制的信號(hào)42的相位，則產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)58(以虛線(xiàn)形式表示)并提供給環(huán)路濾波器60，環(huán)路濾波器60接下來(lái)產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)62用于控制VCO50減少所述誤差，由此強(qiáng)迫VCO50跟隨由所述正交調(diào)制器14施加的相位調(diào)制。當(dāng)需要時(shí)，來(lái)自VCO50的相位經(jīng)過(guò)調(diào)制的信號(hào)64被發(fā)射功率放大器66放大并由天線(xiàn)68輻射。
現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)另人討厭的缺點(diǎn)是與所希望的相位調(diào)制比較可能產(chǎn)生足夠幅值的振蕩器相位噪聲，會(huì)增加數(shù)據(jù)傳輸中的誤差。當(dāng)將VCO18作為給所有元件(14、18、24、28、30、32、36、48和56)的集成電路芯片的一部分制造嘗試減少尺寸和成本時(shí)相位噪聲特別另人討厭。因此，本發(fā)明加入了一個(gè)附加的元件或連接以便減少來(lái)自VCO18的相位噪聲影響。
由VCO18產(chǎn)生的、被減小到N分之一的相位噪聲，相對(duì)于采用的無(wú)噪聲基準(zhǔn)信號(hào)Fref從相位比較器32被引出，所述N是分頻器28的分頻比。因此，來(lái)自相位比較器32的誤差信號(hào)34通過(guò)例如系數(shù)N在定標(biāo)器70中被定標(biāo)以便獲得以適當(dāng)值表示的VCO18相位噪聲的信號(hào)72。VCO18的相位噪聲還與希望的調(diào)制一起出現(xiàn)在來(lái)自正交調(diào)制器14的輸出信號(hào)42上并傳輸給相位比較器56的輸出信號(hào)58。由此，本發(fā)明試圖提供一個(gè)加法器74，用于從定標(biāo)器70接收定標(biāo)的相位噪聲信號(hào)72和從相位比較器56接收相位誤差信號(hào)58，并將來(lái)自定標(biāo)器70的定標(biāo)相位噪聲信號(hào)72疊加到來(lái)自相位比較器56的相位誤差信號(hào)58上，以消除由VCO18產(chǎn)生的相位噪聲。在加法器74執(zhí)行一個(gè)簡(jiǎn)單加法操作的同時(shí)，由于定標(biāo)相位噪聲信號(hào)72與相位誤差信號(hào)58相位差180°，從而導(dǎo)致所述相位誤差信號(hào)的減去或刪除。由此，加法器74的加法減少了由VCO18產(chǎn)生并經(jīng)過(guò)環(huán)路濾波器604傳輸給VCO50然后傳輸給功率放大器66的輸出和天線(xiàn)68的相位誤差量。所述元件14、18、24、28、30、32、36、48、56、70和74最好是作為集成電路芯片的部分。環(huán)路濾波器60可以是或者可以不是所述集成電路芯片的部分。
使用圖1所示的本發(fā)明電路，VCO18可以具有很小的尺寸和很低的成本，不會(huì)招致通常與小尺寸、低成本VCO相關(guān)的相位噪聲風(fēng)險(xiǎn)。
圖2示出了以標(biāo)號(hào)100表示的本發(fā)明電路一個(gè)最佳實(shí)施例，該電路包括以和圖1相同標(biāo)號(hào)表示的相同的元件和利用(’)表示的經(jīng)過(guò)修改的元件。在第一鎖相環(huán)電路12’中提供了正交VCO(QVCO)102以替換圖1的VCO18和緩沖放大器24。QVCO102從環(huán)路濾波器36中接收控制信號(hào)22并產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)正交調(diào)制器14所需的余弦和正弦波形。另外，相同的相位比較器104和106代替了圖1中的單一的相位比較器32。具有與圖1所示相位比較器32相同的輸入信號(hào)，即經(jīng)過(guò)除N電路的QVCO信號(hào)26和來(lái)自晶基振蕩器108的基準(zhǔn)頻率信號(hào)Fref。如果QVCO信號(hào)26的相位和Fref信號(hào)不同，相位比較器104產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)110。誤差信號(hào)110被提供給環(huán)路濾波器36，環(huán)路濾波器接著產(chǎn)生將被提供給QVCO102的控制信號(hào)22以減少由QVCO102輸出的頻率和相位誤差。類(lèi)似的，相位比較器106輸出代表QVCO信號(hào)26和基準(zhǔn)信號(hào)Fref之間相位差的誤差信號(hào)72。兩個(gè)相位比較器104和106最好都由公知的電荷泵形式，所述電荷泵在例如這里也被作為參考的美國(guó)專(zhuān)利No5095288中進(jìn)行了詳細(xì)的描述。在所述’288專(zhuān)利中披露的頻率合成器可以被用做圖1的頻率合成器44或可以作為圖2所示下變頻器48’的一部分。下變頻器48’也可包含數(shù)字分頻器或者外差下變頻器，但是，這種選擇對(duì)本發(fā)明來(lái)講是不重要的。
雖然具有正比于比較器輸入信號(hào)之間相位誤差的電流源輸出信號(hào)的相位比較器都適用于本發(fā)明，但是，最好在第二鎖相環(huán)電路16’中的相位比較器56使用電荷泵類(lèi)型的相位比較器。例如，Gilbert Cell型的相位比較器可以和電流反射鏡一起使用以便將其輸出轉(zhuǎn)換成雙向電流源。所述Gibert Cell型相位比較器最好是一個(gè)用于(輸入信號(hào))工作頻率高于約20MHz頻率的數(shù)字相位比較器和一個(gè)電荷泵。
具有電流源輸出的相位比較器的使用允許相位比較器56和106的輸出被并聯(lián)連接到節(jié)點(diǎn)112上以實(shí)現(xiàn)它們輸出電流信號(hào)的加法。兩個(gè)一樣的相位比較器104和106的理由是它們避免了將相位比較器106和56的輸出連接到一起的需要，而將它們的輸出連接到一起將導(dǎo)致在用于控制QVCO102的第一鎖相環(huán)電路(28、36、102、104)和用于控制VCO50的第二鎖相環(huán)電路(48’、50、56、60)之間的不希望的相互作用。另外，相同或類(lèi)似于相位比較器104的單獨(dú)的相位比較器106提供了一個(gè)與存在于相位比較器104輸出的相位誤差電流信號(hào)相同的完全一樣但隔離的輸出。與來(lái)自相位比較器56的相位噪聲電流比較，相位比較器106最好直接提供以系數(shù)‘N’按比例增加的一個(gè)相位噪聲電流，由此補(bǔ)償分頻電路28中的N分頻。這個(gè)定標(biāo)可以通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇電荷泵或GilbertCell型相位比較器的工作電流來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述工作電流可以被設(shè)置為足夠的精度而不必進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)節(jié)，同時(shí)仍然可以實(shí)現(xiàn)有用數(shù)量的相位噪聲補(bǔ)償。但是，如果除N電路28是一個(gè)工作于不同值的可變分頻器，那么，當(dāng)可能需要工作于諸如800MHz和1900MHz的其他蜂窩頻帶的發(fā)射機(jī)時(shí)，用于適當(dāng)噪聲補(bǔ)償?shù)亩?biāo)量可能必須被調(diào)節(jié)。在這里作為參考的’288專(zhuān)利披露了當(dāng)需要時(shí)如何組構(gòu)具有可編程電流級(jí)的電荷泵相位比較器，所述比較器適合于產(chǎn)生可變的定標(biāo)。
上面已經(jīng)描述了當(dāng)在例如蜂窩電話(huà)發(fā)射機(jī)中被用于以發(fā)射中間頻率執(zhí)行調(diào)制時(shí)，諸如圖2所示兩個(gè)一樣的電荷泵相位比較器106和圖1所示定標(biāo)器70以及加法器74的少量附加電路的添加，可以補(bǔ)償來(lái)自QVCO102或VCO18的相位噪聲。這使得便于將所述QVCO102集成到一個(gè)集成電路芯片中以便和現(xiàn)有技術(shù)相比較減少了尺寸、成本和功耗，同時(shí)仍舊能夠滿(mǎn)足對(duì)發(fā)射信號(hào)所希望的相位噪聲補(bǔ)償。在圖2中，最佳形式將是把多個(gè)元件(14、22、28、48’、56、102、104和106)共同結(jié)合到一個(gè)集成電路芯片中。環(huán)路濾波器60可以在或可以不在所述集成電路芯片上形成。
在特別參考附圖描述了本發(fā)明的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，可以在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下作出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種用于減少被發(fā)射的無(wú)線(xiàn)電信號(hào)中相位噪聲的電路，包括第一鎖相環(huán)電路，包括用于以第一希望頻率產(chǎn)生第一輸出信號(hào)的第一受控振蕩器，和用于產(chǎn)生第一相位誤差信號(hào)以控制所述第一受控振蕩器的第一相位比較器，所述第一相位誤差信號(hào)代表所述第一輸出信號(hào)和一個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)之間的相位差；第二鎖相環(huán)電路，包括用于以與所述第一希望頻率相關(guān)的一個(gè)希望發(fā)射頻率產(chǎn)生第二輸出信號(hào)的第二受控振蕩器，和用于產(chǎn)生代表所述第二輸出信號(hào)和所述第一輸出信號(hào)之間相位差的第二相位誤差信號(hào)的第二相位比較器；以及加法器，用于組合所述第一和第二誤差信號(hào)以控制所述第二受控振蕩器，借此減少由所述第一受控振蕩器在以所述希望的發(fā)射頻率作為一個(gè)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)發(fā)射的所述第二輸出信號(hào)中產(chǎn)生的相位噪聲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，還包括一個(gè)調(diào)制器，用于對(duì)具有將被發(fā)射信息的所述第一輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中，經(jīng)過(guò)調(diào)制的第一輸出信號(hào)被輸入給所述第二相位比較器，借此將所述經(jīng)過(guò)調(diào)制的信息傳輸給所述第二受控振蕩器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，還包括一個(gè)定標(biāo)電路，用于接收所述第一誤差信號(hào)并產(chǎn)生它的定標(biāo)版本，所述定標(biāo)的第一誤差信號(hào)被輸入給所述加法器與所述第二誤差信號(hào)組合以便減少由所述第一受控振蕩器產(chǎn)生的相位噪聲。
5.一種用于減少被發(fā)射無(wú)線(xiàn)電信號(hào)中相位噪聲的電路，包括第一鎖相環(huán)電路，包括用于以第一希望頻率產(chǎn)生第一輸出信號(hào)的第一受控振蕩器，和其中的每一個(gè)都用于產(chǎn)生代表所述第一輸出信號(hào)和一個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)之間相位差的相位誤差信號(hào)的第一和第二相位比較器，來(lái)自所述第二相位比較器的相位誤差信號(hào)控制所述第一受控振蕩器；第二鎖相環(huán)電路，包括用于以與所述第一希望頻率相關(guān)的一個(gè)發(fā)射頻率產(chǎn)生第二輸出信號(hào)的第二受控振蕩器，和用于產(chǎn)生代表所述第二輸出信號(hào)和所述第一輸出信號(hào)之間相位差的第二相位誤差信號(hào)的第三相位比較器；和加法器，用于組合來(lái)自所述第一相位比較器的所述誤差信號(hào)和所述第二誤差信號(hào)以控制所述第二受控振蕩器，借此減少由所述第一受控振蕩器在以所述希望的發(fā)射頻率作為一個(gè)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)發(fā)射的所述第二輸出信號(hào)中產(chǎn)生的相位噪聲。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路，還包括一個(gè)調(diào)制器，用于對(duì)具有將被發(fā)射信息的所述第一輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其中，所述經(jīng)過(guò)調(diào)制的第一輸出信號(hào)被輸入給所述第二相位比較器，借此將所述經(jīng)過(guò)調(diào)制的信息傳輸給所述第二受控振蕩器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路，其中，所述加法器包括連接所述第一比較器的輸出和所述第三比較器的輸出的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
9.一種減少被發(fā)射無(wú)線(xiàn)電信號(hào)中相位噪聲的方法，包括下述步驟控制第一受控振蕩器以第一希望頻率產(chǎn)生第一輸出信號(hào)；產(chǎn)生第一相位誤差信號(hào)以控制所述第一受控振蕩器，所述第一相位誤差信號(hào)代表所述第一輸出信號(hào)從所述第一希望頻率的相位偏差；控制所述第二受控振蕩器以與所述第一希望頻率相關(guān)的希望發(fā)射頻率產(chǎn)生第二輸出信號(hào)；產(chǎn)生代表所述第二輸出信號(hào)與所述第一輸出信號(hào)之間相位差的第二相位誤差信號(hào)；以及組合所述第一和第二相位誤差信號(hào)以控制所述第二受控振蕩器，借此減少在所述第二輸出信號(hào)中由所述第一受控振蕩器產(chǎn)生的相位噪聲。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括對(duì)具有將被發(fā)射信息的所述第一輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述調(diào)制步驟是在產(chǎn)生所述第二相位誤差信號(hào)之前執(zhí)行的，借此，所述經(jīng)過(guò)調(diào)制的信息被傳輸給所述第二受控振蕩器。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述組合步驟包括下述步驟定標(biāo)第一相位誤差信號(hào)；以及將經(jīng)過(guò)定標(biāo)的第一相位誤差信號(hào)加到所述第二相位誤差信號(hào)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括以所述希望的發(fā)射頻率發(fā)射作為一個(gè)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)的所述第二輸出信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中產(chǎn)生第一相位誤差信號(hào)的步驟包括產(chǎn)生代表所述第一輸出信號(hào)與所述第一希望頻率相位偏離的基本相同的相位誤差信號(hào)的步驟，和其中組合所述第一和第二相位誤差信號(hào)的步驟包括將所述相同相位誤差信號(hào)中的一個(gè)與所述第二相位誤差信號(hào)組合以減少在所述第二輸出信號(hào)中由所述第一受控振蕩器產(chǎn)生的相位誤差的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述基本相同的相位誤差信號(hào)被彼此相關(guān)地定標(biāo)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，在基本相同的第一相位比較器處產(chǎn)生所述基本相同相位誤差信號(hào)，且在第二相位比較器處產(chǎn)生所述第二相位誤差信號(hào)，和其中，將所述相同相位誤差信號(hào)中的一個(gè)與所述第二相位誤差信號(hào)組合的步驟包括將所述相同第一相位比較器中的一個(gè)的輸出連接到所述第二相位比較器的所述輸出上的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述基本相同的第一相位比較器被定標(biāo)以產(chǎn)生相關(guān)定標(biāo)的輸出信號(hào)。
18.一種用于減少被發(fā)射無(wú)線(xiàn)電信號(hào)中噪聲的電路，包括第一鎖相環(huán)電路，用于接收具有基準(zhǔn)頻率的基準(zhǔn)信號(hào)并產(chǎn)生具有與所述基準(zhǔn)頻率相關(guān)的第一希望頻率的第一輸出信號(hào)，所述第一鎖相環(huán)電路包括第一相位比較器電路，用于產(chǎn)生代表所述第一輸出信號(hào)和所述基準(zhǔn)信號(hào)之間的頻率和相位差的第一誤差信號(hào)；第二鎖相環(huán)電路，用于接收所述第一輸出信號(hào)所述基準(zhǔn)信號(hào)和所述第一誤差信號(hào)并以與所述基準(zhǔn)頻率相關(guān)的第二希望頻率產(chǎn)生第二輸出信號(hào)，所述第二鎖相環(huán)電路包括用于產(chǎn)生代表所述第一輸出信號(hào)和所述第二輸出信號(hào)之間的頻率和相位差的第二誤差信號(hào)的第二相位比較器，以及一個(gè)加法器，用于組合所述第一和第二誤差信號(hào)并產(chǎn)生經(jīng)過(guò)組合的誤差信號(hào)以便控制所述第二鎖相環(huán)電路以借此減少在作為一個(gè)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)以所述第二希望頻率發(fā)射的所述第二輸出信號(hào)中由所述第一鎖相環(huán)電路產(chǎn)生的相位噪聲
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電路，其中所述第一鎖相環(huán)電路還包括用于從所述第一相位比較器電路接收所述第一誤差信號(hào)并產(chǎn)生第一控制輸入信號(hào)的第一環(huán)路濾波器，以及用于接收所述第一控制輸入信號(hào)并產(chǎn)生作為頻率依賴(lài)于所述第一控制輸入信號(hào)的所述第一輸出信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電路，其中，所述第一相位比較器電路包括相同的第三和第四相位比較器，所述第三和第四相位比較器中的每一個(gè)都用于接收所述第一輸出信號(hào)和所述第一基準(zhǔn)信號(hào)并產(chǎn)生代表所述第一輸出信號(hào)和所述第一基準(zhǔn)信號(hào)之間頻率和相位差的所述第一誤差信號(hào)，其中，所述第一環(huán)路濾波器接收來(lái)自所述第三相位比較器的所述第一誤差信號(hào)和所述第二鎖相環(huán)電路接收來(lái)自第四相位比較器的所述第一誤差信號(hào)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電路，其中，所述第一鎖相環(huán)電路還包括分別用于接收所述第一輸出信號(hào)和所述第一基準(zhǔn)信號(hào)的第一和第二分頻器電路，在被所述第一相位比較器電路接收之前，所述第一和第二分頻器電路將所述第一輸出信號(hào)和所述第一基準(zhǔn)信號(hào)修改成第一比較頻率。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電路，還包括一個(gè)定標(biāo)器電路，用于將所述第一輸出誤差信號(hào)以系數(shù)N進(jìn)行定標(biāo)，其中，所述N是第一分頻器電路的分頻系數(shù)，所述第二鎖相環(huán)電路接收經(jīng)過(guò)定標(biāo)的第一誤差信號(hào)作為所述第一誤差信號(hào)。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電路，其中，所述第二鎖相環(huán)電路還包括用于從所述加法器接收組合后誤差信號(hào)并產(chǎn)生第二控制輸入信號(hào)的第二環(huán)路濾波器；和第二受控振蕩器，用于接收所述第二控制輸入信號(hào)并產(chǎn)生作為頻率依賴(lài)于所述第二控制輸入信號(hào)的第二輸出信號(hào)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電路，還包括一個(gè)調(diào)制器，其用于對(duì)具有將被發(fā)射信息的所述第一輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，所述經(jīng)過(guò)調(diào)制的第一輸出信號(hào)作為所述第一輸出信號(hào)在所述第二相位比較器被接收。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電路，其中，所述調(diào)制器包括一個(gè)正交調(diào)制器。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電路，還包括用于放大所述第二輸出信號(hào)的功率放大器；和用于經(jīng)過(guò)空氣發(fā)射經(jīng)過(guò)放大的第二輸出信號(hào)的天線(xiàn)。
27.根據(jù)權(quán)利要求1 8所述的電路，其中所述第一和第二鎖相環(huán)電路是一個(gè)集成電路芯片的一部分。
28.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電路，其中所述第二希望的頻率是所希望的發(fā)射頻率。
29.一種用于減少發(fā)射機(jī)中振蕩器噪聲的電路，包括第一鎖相環(huán)電路，其包括用于在依賴(lài)于第一控制輸入信號(hào)的第一希望頻率上產(chǎn)生第一輸出信號(hào)的第一受控振蕩器，和用于產(chǎn)生第一誤差信號(hào)以控制所述第一受控振蕩器的第一相位比較器電路，所述第一誤差信號(hào)代表所述第一輸出信號(hào)和一個(gè)基準(zhǔn)頻率信號(hào)之間的相位差；第二鎖相環(huán)電路，其包括用于以一個(gè)依賴(lài)于第二控制輸入信號(hào)的發(fā)射頻率產(chǎn)生第二輸出信號(hào)的第二受控振蕩器，用于產(chǎn)生代表在來(lái)自所述第一受控振蕩器的第一輸出信號(hào)和第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)之間相位差的第二誤差信號(hào)的第二相位比較器，和用于使所述第一和第二誤差信號(hào)相加以產(chǎn)生所述第二控制輸入信號(hào)以便控制所述第二受控振蕩器使所述發(fā)射頻率等于希望的發(fā)射頻率并借此減少在作為一個(gè)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)以所述希望的發(fā)射頻率發(fā)射的第二輸出信號(hào)中由所述第一受控振蕩器產(chǎn)生的相位噪聲的加法器。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的電路，其中，所述第二鎖相環(huán)電路還包括一個(gè)下變頻器，用于接收所述第一基準(zhǔn)頻率信號(hào)和所述第二輸出信號(hào)并產(chǎn)生所述第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的電路，還包括一個(gè)調(diào)制器，用于對(duì)具有將被發(fā)射信息的所述第一輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)過(guò)調(diào)制的第一輸出信號(hào)作為所述第一輸出信號(hào)在所述第二相位比較器被接收。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的電路，其中所述調(diào)制器包括一個(gè)正交調(diào)制器。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的電路，其中所述第一相位比較器電路包括相同的第三和第四相位比較器，其中的每一個(gè)都用于接收所述第一輸出信號(hào)和所述第一基準(zhǔn)頻率信號(hào)，并產(chǎn)生代表所述第一輸出信號(hào)和所述第一基準(zhǔn)頻率信號(hào)之間頻率和相位差的所述第一誤差信號(hào)，其中，第一環(huán)路濾波器從所述第三相位比較器接收所述第一誤差信號(hào)并響應(yīng)該信號(hào)產(chǎn)生所述第一輸入控制信號(hào)，所述加法器從所述第四比較器接收所述第一誤差信號(hào)。
全文摘要
一種用于減少被發(fā)射的無(wú)線(xiàn)電信號(hào)中的相位噪聲的電路,包括第一鎖相環(huán)電路(12),其包括用于以第一希望頻率產(chǎn)生第一輸出信號(hào)(20)的第一受控振蕩器(18)和用于產(chǎn)生第一誤差信號(hào)(34)以控制所述第一受控振蕩器的第一相位比較器(32),所述第一誤差信號(hào)代表所述第一輸出信號(hào)和所述第一希望頻率之間的相位差。第二鎖相環(huán)電路(16)包括用于以與所述第一希望頻率相關(guān)的希望的發(fā)射頻率產(chǎn)生第二輸出信號(hào)的第二受控振蕩器(50),和用于產(chǎn)生代表所述第一輸出信號(hào)和所述希望發(fā)射頻率之間相位差的第二相位誤差信號(hào)(58)的第二相位比較器(56)。加法器(74)組合所述第一和第二誤差信號(hào)以控制所述第二受控振蕩器(18),借此減少或消除由所述第一受控振蕩器在作為一個(gè)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)以所述希望發(fā)射頻率發(fā)射的所述第二輸出信號(hào)中產(chǎn)生的相位噪聲。
文檔編號(hào)H04L27/20GK1345482SQ00805671
公開(kāi)日2002年4月17日 申請(qǐng)日期2000年3月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月6日
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