CN101800544A - 一种小数分频多模多频锁相环频率综合器 - Google Patents

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石春琦
张润曦
陈磊
何伟
赖宗声
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Abstract

本发明公开了一种小数分频多模多频锁相环频率综合器，该频率综合器包括鉴相鉴频器、电荷泵、低通滤波器、压控振荡器、高速二分频器、二分频器、增量总和调制多模分频器、混频器和高速二分频器。本发明采用简单的结构实现了TD-SCDMA、GSM、WLAN802.11a和WLAN 802.11b/g等应用四个频段的输出覆盖，即1.8GHz～2GHz、800MHz～960MHz、2.4GHz～2.5GHz和5GHz～6GHz。电路结构和参数的选取满足TD-SCDMA、GSM、WLAN 802.11b/g和WLAN802.11a通信系统的信道及噪声要求。

Description

一种小数分频多模多频锁相环频率综合器
技术领域
本发明涉及一种锁相环频率综合器，特别是一种增量总和调制的小数分频多模多频锁相环频率综合器。
背景技术
在早期的通信系统应用中，通常是只符合单一标准的通信系统，但是随着无线通信技术的飞速发展，新的技术和标准层出不穷，使得孤立的网络连接在未来通信应用中意义有限。用户更希望能通过手中的多模终端，根据自己的需求随意地接入合适的网络进行通信，实现灵活、便捷、无限自由沟通的通信，未来的发展趋势将是各种无线技术间的不断融合，即未来各种无线技术间应该是可快速切换的。
近年来，出现了RFID(射频识别)、蓝牙等短距离无线技术和蜂窝网技术的结合，并衍生出了一系列新业务。例如在香港，首个融合了RFID与3G技术的物业资产管理解决方案已经在数码港试用，并达到了缩短物业管理人员检查和响应时间的效果。近几年，国内外公司、研究所等致力与研发移动与宽带无线技术的融合的技术和产品，研究覆盖无线局域网和2G/3G无缝衔接是当前无线技术集成研究的热点之一。在具体实现上，目前众多手机和笔记本电脑制造商都开始大力开发双模甚至三模手机，以及兼容这些无线技术的笔记本电脑，并已经开始成功应用。
在这些兼容各种无线通信的系统中，对本振模块有较高的要求，即本振信号发生器能提供符合各协议频段要求的信号，包括工作频率、信号带宽以及相噪声等技术指标要求。
发明内容
本发明的目的是设计一种能兼容WLAN(无线局域网)802.11a/b/g、GSM(全球移动通讯系统)、和TD-SCDMA(时分同步码分多址)通信系统的本振信号发生器。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是在如图1所示的传统本振信号发生器的基础上，通过增加分频器和混频器实现了一种小数分频多频段输出的锁相环频率综合器结构，实现800MHz～6GHz频率范围内覆盖多频段的频率输出，满足WLAN 802.11a/b/g、GSM和TD-SCDMA等通信系统的本振要求。
本发明的目的是这样实现的：
一种小数分频多模多频锁相环频率综合器，该频率综合器包含鉴相鉴频器U1、电荷泵U2、低通滤波器U3、压控振荡器U4、高速二分频器U5、二分频器U6、增量总和调制多模分频器U7、混频器U8和高速二分频器U9，所述鉴相鉴频器U1有两个输入端，一端为输入端IN端，另一端和增量总和调制多模分频器U7的输出端相连接，IN端的输入信号为参考频率信号，由片外的晶体振荡器提供。
所述电荷泵U2的输入端和鉴相鉴频器U1的输出端相连接，电荷泵U2的输出端和低通滤波器U3的输入端相连接。
所述低通滤波器U3的输出端和压控振荡器U4的输入端相连接。
所述压控振荡器U4的两个输出端为OUT端和OUTB端与高速二分频器U5的两个输入端分别连接，OUT端和OUTB端的信号为差分信号。
所述高速二分频器U5的两个输出端为OUT1端和OUT1B端，OUT1端和OUT1B端的输出信号为差分信号。
所述二分频器U6的输入端和高速二分频器U5的输出端OUT1B端相连接，二分频器U6的输出端为OUT2端和OUT2B端，OUT2端和OUT2B端的输出信号为差分信号。
所述增量总和调制多模分频器U7的输入端和二分频器U6的输出端OUT2B端相连接，输出端和鉴相鉴频器U1的一个输入端相连接。
所述混频器U8的输入端分别与压控振荡器U4的输出端OUT端和OUTB端、高速二分频器U5的输出端为OUT1端和OUT1B端相连接，混频器U8的输出端为OUT3端和OUT3B端，OUT3端和OUT3B端的输出信号为差分信号。
所述高速二分频器U9的输入端和混频器U8的输出端OUT3端相连接，高速二分频器U9的输出端为OUT4端和OUT4B端，OUT4端和OUT4B端的输出信号为差分信号。
本发明中，假定压控振荡器U4的频率范围为f1～f2，在锁相环锁定情况下，高速二分频器U5的输出信号频率范围为[f1/2，f2/2]，二分频器U6的输出信号频率范围为[f1/4，f2/4]，混频器U8的输出信号频率范围为[1.5f1，1.5f2]，高速二分频器U9的输出信号频率范围为[0.75f1，0.75f2]。
本发明的小数分频多模多频锁相环频率综合器，其压控振荡器U4的工作频率为3GHz～4GHz，则高速二分频器U5的输出信号频率为1.5GHz～2GHz，二分频器U6的输出信号频率为750MHz～1GHz，混频器U8的输出信号频率为4.5GHz～6GHz，高速二分频器U9的输出信号频率为2.25GHz～3GHz，分别满足TD-SCDMA、GSM、WLAN 802.11a和WLAN 802.11/b/g应用的频率要求。
本发明的优点在于：
(1)、本发明通过在传统锁相环频率综合器的基础上，增加一个混频器U8和三个二分频器U5、U6、U9，采用简单的结构实现TD-SCDMA、GSM、WLAN 802.11a和WLAN 802.11/b/g应用的四个频段的频率覆盖。
(2)、本发明通过使用环路参数与噪声估计算法，确保相位噪声和建立时间等参数满足不同协议的要求。
附图说明
图1为现有的小数分频锁相环频率综合器电路简图
图2为本发明的小数分频多模多频锁相环频率综合器电路简图
具体实施方式
以下，将通过具体的实施例对本发明做进一步的说明，然而实施例仅是本发明可选实施方式的举例，其所公开的特征仅用于说明及阐述本发明的技术方案，并不用于限定本发明的保护范围。
参阅图2，现详述本发明小数分频多模多频锁相环频率综合器的电路结构和工作过程。
本发明包括鉴相鉴频器U1、电荷泵U2、低通滤波器U3、压控振荡器U4、高速二分频器U5、二分频器U6、增量总和调制多模分频器U7、混频器U8和高速二分频器U9。
所述的鉴相鉴频器U1实现IN端输入的参考频率fref和高速二分频器U5的OUT1端和OUT1B端的输出信号进行频率和相位比较，参考频率fref由片外的20MHz晶振提供。根据参考信号和高速二分频器U5的频率比较结果，鉴相鉴频器U1的输出信号控制电荷泵U2的开关，经过低通滤波器U3输出后产生脉动直流信号，该信号为压控振荡器U4的控制信号，所述压控振荡器U4的中心频率为3.5GHz，频率范围设计为3GHz～4GHz，压控振荡器U4输出的差分信号经高速二分频器U5分频后产生1.5GHz～2GHz的差分信号，考虑设计裕度，该频段满足TD-SCDMA应用的要求。
所述的增量总和调制多模分频器U7采用增量总和调整技术，通过采用过采样技术减小带内噪声，并通过噪声整形功能可以把分频器引入的噪声从低频段推到高频段，然后用环路滤波器滤除，达到降低噪声的目的。本发明采用的增量总和调制多模分频器可以满足最严格的GSM信道带宽的要求，也能够满足WLAN802.11a/b/g、GSM、和TD-SCDMA等通信系统的噪声要求。所述的增量总和调制多模分频器U7的分频范围为75～100，以满足锁相环锁定条件下WLAN 802.11a/b/g、GSM、和TD-SCDMA等通信系统的频段要求。
所述高速二分频器U5的输出信号经二分频器U6后输出的差分信号频率为750MHz～1GHz，考虑设计裕度，该频段满足GSM应用的频段要求。
所述压控振荡器U4的输出信号和高速二分频器U5的输出信号作为混频器U8的输入信号，在混频器U8的输出端产生4.5GHz～6GHz的差分信号，考虑设计裕度，该频段满足WLAN 802.11a的应用要求。
所述混频器U8的输出信号经高速二分频器U9后产生2.25GHz～3GHz的差分信号，考虑设计裕度，该频段满足WLAN 802.11b/g的应用要求。
本发明中，高速二分频器U5、二分频器U6、混频器U8和高速二分频器U9的输出端分别产生满足TD-SCDMA、GSM、WLAN802.11a和WLAN 802.11b/g应用所需的本振差分信号。在零中频收发系统结构中，高速二分频器U5、二分频器U6、混频器U8和高速二分频器U9的输出端应该按照系统需求设计为正交差分输出。
上述内容为本发明的具体实施例的例举，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。

Claims (1)

1.一种小数分频多模多频锁相环频率综合器，其特征在于：该频率综合器包含鉴相鉴频器(U1)、电荷泵(U2)、低通滤波器(U3)、压控振荡器(U4)、高速二分频器(U5)、二分频器(U6)、增量总和调制多模分频器(U7)、混频器(U8)和高速二分频器(U9)，所述鉴相鉴频器(U1)有两个输入端，一端为输入端IN端，另一端和增量总和调制多模分频器(U7)的输出端相连接，IN端的输入信号为参考频率信号，由片外的晶体振荡器提供；所述电荷泵(U2)的输入端和鉴相鉴频器(U1)的输出端相连接，电荷泵(U2)的输出端和低通滤波器(U3)的输入端相连接；所述低通滤波器(U3)的输出端和压控振荡器(U4)的输入端相连接；所述压控振荡器(U4)的两个输出端为OUT端和OUTB端与高速二分频器(U5)的两个输入端分别连接，OUT端和OUTB端的信号为差分信号；所述高速二分频器(U5)的两个输出端为OUT1端和OUT1B端，OUT1端和OUT1B端的输出信号为差分信号；所述二分频器(U6)的输入端和高速二分频器(U5)的输出端OUT1B端相连接，二分频器(U6)的输出端为OUT2端和OUT2B端，OUT2端和OUT2B端的输出信号为差分信号；所述增量总和调制多模分频器(U7)的输入端和二分频器(U6)的输出端OUT2B端相连接，输出端和鉴相鉴频器(U1)的一个输入端相连接；所述混频器(U8)的输入端分别与压控振荡器(U4)的输出端OUT端和OUTB端、高速二分频器(U5)的输出端为OUT1端和OUT1B端相连接，混频器(U8)的输出端为OUT3端和OUT3B端，OUT3端和OUT3B端的输出信号为差分信号；所述高速二分频器(U9)的输入端和混频器(U8)的输出端OUT3端相连接，高速二分频器(U9)的输出端为OUT4端和OUT4B端，OUT4端和OUT4B端的输出信号为差分信号。
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