CN101826850A - 控制石英晶体工作频率的方法及基于石英晶体的参考时钟 - Google Patents

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张世芳
李济水
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Abstract

本发明提供一种控制石英晶体工作频率的方法及基于石英晶体的参考时钟，属于通信技术领域，该方法包括：检测石英晶体周围的温度变化，并将检测得到的温度变化信息反馈给基带芯片，基带芯片根据温度变化信息和预先得到的石英晶体的频率随温度变化曲线，来控制石英晶体的工作频率，从而可实时的调整因外界温度剧烈变化引起的石英晶体的频偏，扩展了基于石英晶体的参考时钟的应用范围。

Description

控制石英晶体工作频率的方法及基于石英晶体的参考时钟
技术领域
本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种应用于TD-SCDMA/GSM(时分同步码分多址/全球移动通讯系统)双模终端的控制石英晶体工作频率的方法及基于石英晶体的参考时钟。
背景技术
随着终端技术的日趋完善，移动终端的商用化程度要求越来越高。移动终端的商用化趋势，使得移动终端生产厂商对移动终端成本的控制越来越严。目前的TD-SCDMA/GSM双模移动终端设计中，参考时钟都是使用的压控温补振荡器(VCTCXO)，如图1所示。这种晶振精度较高、可靠性比较好。但是，压控温补振荡器的价格是石英晶体价格的几倍。
虽然石英晶体凭借其低廉的价格在GSM单模移动终端上得到广泛应用，而在TD-SCDMA移动终端却应用很少。究其原因，是由于TD-SCDMA移动终端对频率误差要求比较高，而石英晶体的频率误差随温度变化较大(高达+/-10ppm)，这样就很容易超出了TD-SCDMA移动终端搜索网络所容许的频率误差范围(+/-3ppm)，从而导致石英晶体在TD-SCDMA移动终端中应用很少。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种控制石英晶体工作频率的方法及基于石英晶体的参考时钟，可实时的调整因外界温度变化引起的石英晶体的频偏，扩展了基于石英晶体的参考时钟的应用范围。
为了达到上述目的，本发明提供一种控制石英晶体工作频率的方法，所述方法包括：
步骤A、检测石英晶体周围的温度变化，并将检测得到的温度变化信息反馈给基带芯片；
步骤B、根据所述温度变化信息和预先得到的石英晶体的频率随温度变化曲线，来控制所述石英晶体的工作频率。
优选的，所述步骤A包括：
通过温度检测器检测所述石英晶体周围的温度变化；
根据所述温度检测器的热敏电阻随外界温度变化阻值变化的特性，将得到的所述温度变化信息转换为电压值；
所述温度检测器将得到的电压值反馈给所述基带芯片。
优选的，所述步骤B包括：
所述基带芯片根据反馈的所述电压值、所述石英晶体的频率随温度变化曲线、以及频率随电压的变化曲线，计算出电压补偿值；
根据所述电压补偿值，通过控制总线控制所述石英晶体的工作频率。
优选的，在所述步骤A之前，所述方法还包括：
获取所述石英晶体的频率随温度变化曲线。
本发明还提供一种基于石英晶体的参考时钟，包括：
第一射频芯片；
石英晶体，与所述第一射频芯片连接，用于提供参考时钟信号给所述第一射频芯片；
基带芯片，与第一射频芯片连接，接收所述第一射频芯片输出的参考时钟信号；
温度检测器，与所述基带芯片连接，设置在所述石英晶体周围，用于检测所述石英晶体周围的温度变化，并将检测得到的温度变化信息反馈给所述基带芯片，所述基带芯片根据所述温度变化信息和预先得到石英晶体的频率随温度变化曲线，来控制所述石英晶体的工作频率。
优选的，所述基带芯片根据反馈的所述温度变化信息、所述石英晶体的频率随温度变化曲线、以及频率随电压的变化曲线，计算出电压补偿值；
所述第一射频芯片根据所述电压补偿值控制所述石英晶体的工作频率。
优选的，所述第一射频芯片为GSM射频芯片或TD-SCDMA射频芯片。
优选的，所述参考时钟还包括：
第二射频芯片，分别与所述第一射频芯片和基带芯片连接，用于接收所述第一射频芯片发送的时钟参考信号，所述第二射频芯片接收的时钟参考信号与所述石英晶体的时钟信号同源。
优选的，所述第二射频芯片为TD-SCDMA芯片。
由上述技术方案可知，通过温度检测器检测石英晶体周围的温度变化，并将检测得到的温度变化信息反馈给基带芯片，该基带芯片根据温度变化信息和石英晶体的频率随温度变化曲线，来控制石英晶体的工作频率，可实时的调整因外界温度变化引起的石英晶体的频偏，扩展了基于石英晶体的参考时钟的应用范围，有效的降低器件的成本。
附图说明
图1为现有的TD-SCDMA/GSM双模移动终端中参考时钟结构示意图；
图2为本发明的实施例中控制石英晶体工作频率的方法流程图；
图3为石英晶体的频率随温度的变化曲线图；
图4为石英晶体的频率随电压的变化曲线图；
图5为本发明的实施例中支持单模终端的石英晶体参考时钟的结构示意图；
图6为本发明的实施例中支持双模终端的石英晶体参考时钟的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细地说明。在此，本发明的示意性实施例及说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
参见图2，为本发明的实施例中控制石英晶体工作频率的方法流程图，具体步骤如下：
步骤201、获取石英晶体的频率随温度变化曲线，然后执行步骤202；
在本实施例中，可预先通过温箱实验，得到石英晶体的频率随温度变化曲线。参见图3，为石英晶体频率随温度的变化曲线图，其中横坐标表示温度，纵坐标表示频率随温度变化的斜率。当然根据上述方法得到的不同型号的石英晶体的频率随温度变化曲线可能会有所不同。
步骤202、检测石英晶体周围的温度变化，并将检测得到的温度变化信息反馈给基带芯片，然后执行步骤203；
通过在石英晶体周围设置温度检测器，并通过该温度检测器检测该石英晶体周围的温度变化(周围环境温度变化)，然后根据该温度检测器的热敏电阻随外界温度变化阻值变化的特性，将得到的温度变化信息转换为电压变化信息，该温度检测器将电压变化信息反馈给基带芯片。
在本实施例中该石英晶体周围的范围可根据具体情况来设定，例如当温度检测器的灵敏度较高时，该温度检测器可设置在离石英晶体较远处。
步骤203、基带芯片根据温度变化信息和预先得到的石英晶体的频率随温度变化曲线，来控制石英晶体的工作频率。
在本步骤中，基带芯片根据反馈的温度变化信息、石英晶体的频率随温度变化曲线、以及频率随电压的变化曲线，计算出电压补偿值；然后根据电压补偿值，并通过控制总线控制石英晶体的工作频率。参见图4，为石英晶体的频率随电压的变化曲线图。
上述控制石英晶体工作频率的方法可应用在支持单模移动终端中(例如GSM终端、TD-SCDMA移动终端等)，当然也可应用在支持双模移动终端中，下面仅以将该控制石英晶体工作频率的方法应用在TD-SCDMA/GSM双模移动终端为例进行介绍，应用在其他双模移动终端的情况与此类似。
在该TD-SCDMA/GSM双模移动终端中，GSM射频芯片的参考时钟信号由石英晶体提供，与石英晶体相连的电路可分别用于石英晶体频偏的粗调和细调。经过GSM射频芯片有一路时钟信号输出，该路时钟信号是和石英晶体的时钟信号同源，并利用该路时钟信号作为TD-SCDMA射频芯片和基带的参考时钟。
石英晶体附近设置有温度检测器，该温度检测器由热敏电阻和其他固定阻值的电阻构成的电路。当该双模移动终端工作在任一模式时，随着外界温度发生变化，热敏电阻阻值会随外界温度变化而变化，其两端的电压值相应也会发生变化。温度检测器将温度变化信息以电压值的形式反馈给基带。基带根据得到的电压值，找到对应的温度值，然后再根据校准预先得到的频率随温度的变化曲线，找到对应的频率变化值，根据频率随控制电压的变化曲线图，计算出电压补偿值，然后通过控制总线进行正确配置。
由上述技术方案可知，通过检测石英晶体周围的温度变化，并将检测得到的温度变化信息反馈给基带芯片，该基带芯片根据温度变化信息和石英晶体的频率随温度变化曲线，来控制石英晶体的工作频率，可实时的调整因外界温度剧烈变化引起的石英晶体的频偏，扩展了基于石英晶体的参考时钟的应用范围，例如可在TD-SCDMA/GSM双模移动终端中使用该参考时钟，有效降低器件的成本。
如图5所示，为本发明的实施例中支持单模终端的石英晶体参考时钟的结构示意图，该基于石英晶体参考时钟包括：
第一射频芯片，在本实施例中，该第一射频芯片可以是GSM射频芯片或者TD-SCDMA射频芯片；
石英晶体，与所述第一射频芯片连接，用于提供参考时钟信号给所述第一射频芯片；
基带芯片，与第一射频芯片连接，接收所述第一射频芯片输出的参考时钟信号；
温度检测器，与所述基带芯片连接，用于检测所述石英晶体周围的温度变化，并将检测得到的温度变化信息反馈给所述基带芯片，所述基带芯片根据所述温度变化信息和预先得到的石英晶体的频率随温度变化曲线，来控制所述石英晶体的工作频率。
在本实施例中，基带芯片根据反馈的所述温度变化信息、所述石英晶体的频率随温度变化曲线、以及频率随电压的变化曲线，计算出电压补偿值；然后第一射频芯片根据电压补偿值控制该石英晶体的工作频率
参见图6，为本发明的实施例中支持双模终端的石英晶体参考时钟的结构示意图，相对于图5，该基于石英晶体的参考时钟还包括：
第二射频芯片，分别与第一射频芯片和基带芯片连接，用于接收所述第一射频芯片发送的时钟参考信号，该第二射频芯片接收的时钟参考信号与该石英晶体的时钟信号同源，此时，第一射频芯片为GSM射频芯片，第二射频芯片是TD-SCDMA射频芯片。
图6中，在TD-SCDMA/GSM双模移动终端中采用石英晶体作为系统的参考时钟，石英晶体与GSM射频芯片(可理解为第一射频芯片)相连，提供参考时钟信号给GSM射频芯片，并由GSM控制总线及辅助数/模转换(AUXDAC)共同控制石英晶体的频偏。TD-SCDMA射频芯片(可理解为第二射频芯片)的参考时钟由GSM射频芯片提供，同时基带芯片的参考时钟也由GSM射频芯片提供。
GSM射频芯片的参考时钟信号由石英晶体提供，与石英晶体相连的电路可分别用于石英晶体频偏的粗调和细调。经过GSM射频芯片有一路时钟信号输出，该路时钟信号是和石英晶体的时钟信号同源，并利用该路时钟信号作为TD-SCDMA射频芯片和基带的参考时钟。石英晶体附近放置有温度检测器，该温度检测器由热敏电阻和其他固定阻值的电阻构成的电路。当终端工作在任一模式时，随着外界温度发生变化，热敏电阻阻值会随外界温度变化而变化，其两端的电压值相应也会发生变化。温度检测器就是将电压值反馈给基带芯片中的辅助模/数转换器(AUXADC)，将温度变化以电压值的形式反馈给基带芯片。基带芯片根据得到的电压值，找到对应的温度值，然后再根据校准预先得到的频率随温度的变化曲线，找到对应的频率变化值，根据频率随控制电压的变化曲线图，计算出电压补偿值，通过控制总线进行正确配置，由于可实时的调整因外界温度剧烈变化引起的石英晶体的频偏，因此扩展了基于石英晶体的参考时钟的应用范围，可有效的降低器件成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种控制石英晶体工作频率的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤A、检测石英晶体周围的温度变化，并将检测得到的温度变化信息反馈给基带芯片；
步骤B、根据所述温度变化信息和预先得到的石英晶体的频率随温度变化曲线，来控制所述石英晶体的工作频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括：
通过温度检测器检测所述石英晶体周围的温度变化；
根据所述温度检测器的热敏电阻随外界温度变化阻值变化的特性，将得到的所述温度变化信息转换为电压值；
所述温度检测器将得到的电压值反馈给所述基带芯片。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：
所述基带芯片根据反馈的所述电压值、所述石英晶体的频率随温度变化曲线、以及频率随电压的变化曲线，计算出电压补偿值；
根据所述电压补偿值，通过控制总线控制所述石英晶体的工作频率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤A之前，所述方法还包括：
获取所述石英晶体的频率随温度变化曲线。
5.一种基于石英晶体的参考时钟，其特征在于，包括：
第一射频芯片；
石英晶体，与所述第一射频芯片连接，用于提供参考时钟信号给所述第一射频芯片；
基带芯片，与第一射频芯片连接，接收所述第一射频芯片输出的参考时钟信号；
温度检测器，与所述基带芯片连接，设置在所述石英晶体周围，用于检测所述石英晶体周围的温度变化，并将检测得到的温度变化信息反馈给所述基带芯片，所述基带芯片根据所述温度变化信息和预先得到石英晶体的频率随温度变化曲线，来控制所述石英晶体的工作频率。
6.根据权利要求5所述的参考时钟，其特征在于，所述基带芯片根据反馈的所述温度变化信息、所述石英晶体的频率随温度变化曲线、以及频率随电压的变化曲线，计算出电压补偿值；
所述第一射频芯片根据所述电压补偿值控制所述石英晶体的工作频率。
7.根据权利要求5所述的参考时钟，其特征在于，所述第一射频芯片为GSM射频芯片或TD-SCDMA射频芯片。
8.根据权利要求7所述的参考时钟，其特征在于，所述参考时钟还包括：
第二射频芯片，分别与所述第一射频芯片和基带芯片连接，用于接收所述第一射频芯片发送的时钟参考信号，所述第二射频芯片接收的时钟参考信号与所述石英晶体的时钟信号同源。
9.根据权利要求8所述的参考时钟，其特征在于，所述第二射频芯片为TD-SCDMA芯片。
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