CN102239642B - 具有频率选择的开关式电压调节器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于通过智能地改变开关式电压调节器的切换器频率而减轻来自所述开关式电压调节器的干扰的技术。在一个方面中，通过对到可编程时钟除法器的频率设定输入进行调整来设定所述切换器频率。在另一方面中，处理器驱动可编程时钟除法器，所述可编程时钟除法器接收代表除法因子的值，将参考时钟频率信号除以所述除法因子，以产生用于所述开关式电压调节器的所要切换器频率。选择性地改变所述可编程时钟除法器的值，以实现最佳性能且减轻给定操作条件下切换器频率假性含量的效应。

Description

具有频率选择的开关式电压调节器
技术领域
本发明大体上涉及集成电路，且更具体地说，涉及无线通信装置中的开关式电压调节器。
背景技术
无线通信装置需要电池或外部DC电力供应器作为电源。在无线通信装置内，存在集成电路(IC)。这些IC通常在比附接到无线通信装置的电池或外部DC电力供应器低得多的DC电压下操作。为了促进在低操作电压下的集成电路操作，通常需要开关式电压调节器来将外部DC电力供应器或电池电压转换成集成电路的较低供应电压。
在电池电压(VBAT)与集成电路供应电压(VDD)之间的差大于几百毫伏时，开关式电压调节器提供最高功率效率。在一个特定实例中，电池由具有3.6V标称电压的锂离子电池构成，且集成电路在1.8V下操作。因此，电池电压与集成电路电压之间的差为3.6V-1.8V或1.8V。在此特定实例中，开关式电压调节器比线性调节器好得多。线性调节器将经历电池与负载之间的全部1.8V降落。由线性调节器耗散的功率等于1.8V*IDD(集成电路的负载电流)。由此，开关式电压调节器可仅耗散由集成电路使用的能量的10％(在较宽的负载电流范围上)，而线性调节器将耗散由集成电路使用的能量的100％而与负载电流无关。为此，常常将开关式电压调节器用于无线通信装置中。
开关式电压调节器可结合能量储存装置(电感器或电容器)使用一个或一个以上电子开关而在较高输入电压与较低输出电压之间转换，以在较高外部DC电力供应器电压与较低集成电路电压之间传送能量。
作为背景，开关式电压调节器输出电压(Vo)与开关式电压调节器输入电压(Vi)之间的比率设定了开关式电压调节器的工作周期(D)(D＝Vo/Vi)。开关式电压调节器频率是由输出电压纹波要求、开关式电压调节器内的串联电感器及负载滤波电容器的大小、输出DC负载电流及开关式电压调节器的所要功率效率控制。在开关式电压调节器耦合到其它射频(RF)收发器电路的情况下，开关式电压调节器的切换器频率可产生对无线通信装置中的其它此类组件的干扰。此干扰表现为RF收发器电路的VDD及接地连接上的电压纹波。此电压纹波由离散频率分量构成。每一频率分量为开关式电压调节器的切换器频率的谐波。每一谐波的功率电平取决于以下各项：(i)开关式电压调节器的切换器频率的工作周期；(ii)输出电压的电容性滤波的程度；以及(iii)开关式电压调节器与RF收发器电路之间的耦合的类型。
射频(RF)压控振荡器(VCO)通常嵌入于RF收发器中，且充当本机振荡器(LO)以将通信信号从基带上变频转换到RF或将通信信号从RF下变频转换到基带。在开关式电压调节器直接或间接耦合到RF VCO的典型配置中，在开关式电压调节器的输出处的电压纹波可与RF VCO的频率调谐元件电压组合而在等于开关式电压调节器的切换器频率的谐波的偏移下产生对RF VCO输出的频率调制(FM)。开关式电压调节器引起的对RF VCO的FM导致在从RF VCO的基本输出载波频率的偏移下出现谐波假性含量(harmonic spurious content)。
由开关式电压调节器(直接或耦合到RF VCO上)引起的此谐波假性含量可在某些操作条件下干扰无线通信装置的性能。举例来说，较弱的接收信号强度、在从所要接收信道的特定频率偏移处存在外部干扰信号，及/或到全双工收发器中的接收路径中的发射泄漏均可在存在开关式电压调节器的情况下导致对待上变频转换到射频的模拟信号或待从射频下变频转换的模拟信号的较大干扰。
减小由无线通信装置中的开关式电压调节器造成的切换器频率假性含量的效应的已知方式包括：(i)使用脉冲宽度调制、脉冲密度调制或跳频来连续地调整开关式电压调节器的频率；b)在无线通信收发器的仅接收模式期间，在开关式电压调节器与线性调节器之间来回切换；及(iii)将开关式电压调节器尽可能地移动远离(使用屏蔽及差动信号路径以实现改进的隔离)敏感的VCO及其它组件，所有这些方式均引入电路板或集成电路区域的一定程度的设计复杂性或低效使用。
需要在无常规技术的缺点的情况下减小无线通信装置中来自开关式电压调节器的干扰的效应的改进方式。
发明内容
本发明提供用于通过智能地改变开关式电压调节器的切换器频率来减轻来自所述开关式电压调节器的干扰的技术。在一个方面中，通过对到可编程时钟除法器的频率设定输入进行调整来设定所述切换器频率。在另一方面中，处理器驱动可编程时钟除法器，所述可编程时钟除法器接收代表除法因子的值，将参考时钟频率信号除以所述除法因子，以产生用于所述开关式电压调节器的所要切换器频率。选择性地改变所述可编程时钟除法器的值以实现最佳性能，且减轻给定操作条件下切换器频率假性含量的效应。
下文中进一步详细地描述本发明的各种其它方面及实施例。
发明内容无意且不应被解释为表示本发明的完整广度及范围，本发明的这些及额外方面将从详细描述(尤其是在连同附图一起进行时)中变得更显而易见。
附图说明
图1为无线通信装置的框图。
图2为射频(RF)收发器的框图。
图3为射频(RF)本机振荡器(LO)产生块的图。
图4为射频压控振荡器的示意图。
图5为RF VCO输出频率对RF VCO调谐电压(Vt)的图解说明。
图6为根据优选实施例的开关式电压调节器的框图。
图7展示图2的接收信号处理块的框图。
图8为展示在存在干扰信号的情况下来自开关式电压调节器的干扰对(i)RF LO输出、(ii)发射RF信道泄漏及(iii)接收器性能的影响的图解说明。
图9为根据优选实施例的利用开关式电压调节器控制器来选择用于开关式电压调节器的切换器频率的过程的操作流程图。
图10为根据优选实施例的在针对CDMA模式的不同操作频带中为开关式电压调节器选择最佳切换器频率Fsw的过程的操作流程图。
为了便于理解，在可能的情况下已使用相同参考标号来表示图中共有的相同元件，只是在适当时可能添加了下标来区分此些元件。图式中的图像出于说明性目的而被简化，且未必按比例描绘。
附图说明本发明的示范性配置，且由此不应被视为限制本发明的范围，本发明的范围可容许其它同等有效的配置。对应的是，已预期在无进一步叙述的情况下一些配置的特征可有益地并入其它配置中。
具体实施方式
本文中所描述的装置可用于各种无线通信频带，例如蜂窝式、PCS以及IMT及例如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA及SC-FDMA等空中接口。除了蜂窝式、PCS或IMT网络标准及频带之外，此装置可用于局域网或个人域网络标准、WLAN、蓝牙及超宽带(UWB)。
图1为根据如图所示的本发明实施例的无线通信装置10的框图。无线通信装置10包括连接到RF前端14的射频(RF)天线12。RF前端14使发射及接收RF信号路径分离，且提供放大及信号分配。在收发器20与RF前端14之间传递用于发射的RF信号TX_RF及用于接收的RF信号RX_RF。
收发器20经配置以将RX_RF信号从RF下变频转换到用于由处理器70(其可为基带调制解调器或其类似物)进行基带I/Q解调的信号。收发器20经类似配置以使用基带I/Q调制将来自处理器70的信号上变频转换到TX_RF信号。待从基带I/Q调制上变频转换及待下变频转换到基带I/Q调制的信号被展示为连接于收发器20与处理器70之间。
存储器75存储处理器程序及数据，且可实施为单个集成电路(IC)(如图所示)。
处理器70经配置以解调传入的基带接收I/Q信号、编码且调制基带发射I/Q信号，且运行来自存储装置(例如，存储器75)的应用程序以处理数据或发送数据及命令以启用各种电路块(均以已知方式)。
另外，处理器70经由数据总线、串行总线或专用信号集合而产生到收发器20的控制信号。所述控制信号可包括(例如)接通及断开收发器20、测量接收信号强度、设定发射RF信号功率或接收信号路径增益、改变RF信道、检测接收器信号干扰信号，及在高功率模式与省电模式之间切换发射/接收信号块。
处理器70还经配置以读取收发器20的状态，且同时还从收发器20接收一个或一个以上中断信号(未图示)。中断信号用以起始收发器20与处理器70之间的命令及算法。
应了解，所属领域的技术人员众所周知并理解处理器70、收发器20及存储器75的一般操作，且实施相关联的功能的各种方式(包括跨越较少数集成电路(IC)或甚至在单个IC内提供或组合功能)也是众所周知的。
图1的处理器70、收发器20、存储器75及RF前端14通常需要DC电力供应器来操作。按照惯例，从一般DC电源60提供DC电力。DC电源60可由外部DC电力供应器61a(输出电压标记为VEXT)或电池61b(输出电压标记为VBAT)组成。来自DC电力供应器61a的输出电压VEXT或来自电池61b的输出电压VBAT将供应电压驱动到开关式电压调节器40中。开关式电压调节器40经配置以将VEXT或VBAT的供应电压转换为用于为处理器70(BB_VDD)、收发器20(TCVR_VDD)、存储器75(MEM_VDD)及RF前端14(PA_VDD及VBIAS)中的每一者供电的个别供应电压。开关式电压调节器40还可按需要将供应电压提供到其它块(未图示)。
开关式电压调节器40经配置以通过在切换器频率(在下文中“Fsw”)下闭合及断开(toggle on/off)与能量储存装置(电感器或电容器)结合的一个或一个以上开关而在较高输入电压与较低输出电压之间转换，以在较高输入电压与较低输出电压之间传送能量。
在一个方面中，处理器70依据收发器20的一个或一个以上条件而控制开关式电压调节器40的切换器频率Fsw。如先前在本发明的背景中所描述，开关式电压调节器40可能干扰收发器20的操作。
收发器20的条件包括具有相关联的接收信号带宽的操作模式(CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDMA、GPS…)、操作频带(US蜂窝式、US PCS、IMT…)及接收干扰检测电路(存在的干扰信号、干扰信号功率电平，以及从所要接收信号的干扰信号频率偏移)。
在无线通信装置10内，开关式电压调节器40、收发器20及处理器70共享参考时钟振荡器80。参考时钟振荡器80产生参考时钟频率信号REF_CLK，如将在随后的图2、图3及图6中所示。
从功能或电路设计角度来说，RF前端14、收发器20、开关式电压调节器40、处理器70、存储器75及参考时钟振荡器80可在适当时驻存在共用硅上、共用封装衬底上的单独硅上、作为单独经封装的装置，或其组合。
图2为根据如图所示的本发明实施例的图1的射频(RF)收发器(收发器20)的框图。收发器20包括发射信号处理块22、接收信号处理块24、RF本机振荡器(RF LO)产生块28，以及控制及状态块26。控制及状态块26向处理器70提供/从处理器70提供包括干扰信号检测信号的数字控制逻辑。来自参考时钟振荡器80的REF_CLK馈入到RF LO产生块28中。
虽然将收发器20展示为仅具有一个发射及接收信号处理块，但也可存在具有多个接收块、多个发射块，或任何数目的可能的发射及接收信号处理块配置的任何组合的收发器20。举例来说，将发射信号处理器块22及接收信号处理块24展示为单独的功能块，但在半双工无线电装置模式中可在某种程度上组合。类似地，虽然将RF LO产生块28在逻辑上展示为安置于发射信号处理块22与接收信号处理块24之间的单独共用块，但也涵盖其它配置。可在不脱离本文中所描述的优选实施例的范围的情况下类似地重新配置控制及状态块26。
图3为根据如图所示的本发明实施例的图2的射频(RF)本机振荡器(LO)产生块28的图。RF LO产生块28包括RX LO产生块29及TX LO产生块37。RX LO产生块29包括包含RF PLL及回路滤波器的信道选择调谐块31。信道选择调谐块31将来自参考时钟振荡器80的REF_CLK与来自RF VCO 33的输出信号RX_VCO进行比较，以将RF VCO 33锁定到所要频率。来自信道选择调谐块31的输出Vt为用于调谐RF VCO33的输出信号RX_VCO的频率的模拟控制信号。
输出信号RX_VCO由LO产生块35进一步处理，且经频率转换到所要的接收RF信道频率RX_LO。可使用频率除法器、混频器、开关或所有三种类型元件的组合来实施LO产生块35，以在信号RX_VCO与RX_LO之间产生多种倍频比或除频比。在特定操作频带(US蜂窝式、US-PCS、IMT、GPS等)中，RX_LO信号频率等于所要的RX RF信道频率。RX_LO信号连接到图2的接收信号处理块24。
为简洁起见而未展示TX LO产生37的等效块。应容易理解，如针对RX LO产生块29所展示的类似块可用于TX LO产生块37，且可利用与RX与TX两者或仅RX的多个信号处理块所需一样多的LO产生块。
图4为根据如图所示的本发明实施例的图3的射频压控振荡器RF VCO 33的示意图。RF VCO 33包括固定电感器Lvco 43，其与两个变容二极管元件41(VCAP1及VCAP2)并联，以使输出信号RX_VCO的频率移位。此频率(以弧度/秒为单位)等于
Figure BPA00001382582200061
其中Cvcap为两个变容二极管元件41(VCAP1及VCAP2)的总电容。通过调节来自信道选择调谐块31的输出Vt(其为跨越VCAP1及VCAP2的输入)来改变总电容而实现频率调谐。接着将RF VCO 33的输出RX_VCO输入回到信道选择调谐块31及输入到LO产生块35中，如图3所示。
可跨越与RX与TX两者的多个路径所需一样多的RF VCO而应用图4所示的电路。或者，只要不需要在多个频带中的同时操作，一个RF VCO就可涵盖多个模式及操作频带。已知可使RF VCO的输出频率移位但在功能上是等效的其它电路拓扑。
图5为根据如图所示的本发明实施例的图4的RF VCO输出频率对调谐电压(Vt)的图解说明。在此实例设计中，RF VCO 33的频率调谐范围是由处于0伏DC与0.7伏DC之间的调谐电压Vt连续地调整。可通过改变电路拓扑及元件值来更改Vt调谐斜率(Kv＝MHz/V)及绝对频率调谐范围，但Vt调谐斜率(Kv＝MHz/V)及绝对频率调谐范围在功能上是等效的。
如在图5中显而易见，Vt调谐斜率(Kv＝MHz/V)非常大(大约KV＝5,000MHz/V)。由于大Vt调谐斜率的缘故，RF VCO 33极易受调谐电压Vt上的噪声影响。举例来说，如果在2MHz(Fsw)下的1uV(一伏的百万分之一)的正弦纹波耦合到具有0.2V DC调谐电压的Vt上，那么RF VCO 33的输出将由为2.57GHz的基本频率(如在曲线图中针对Vt＝0.2V DC所示)及每隔2MHz间隔开的频谱分量(假性含量)构成。
可使用用于RF VCO 33的频率调制(FM)的贝塞尔函数(Bessel function)Jn(β)来计算假性含量的相对振幅，其中n等于开关式电压调节器40的切换器频率Fsw的谐波指数(1、2、3…)，且β为调制指数(β＝Kv*纹波/Fsw)。对于Kv＝5000MHz/V、电压纹波＝1uV及Fsw＝2MHz的值来说，从RF VCO基本频率偏移2MHz的第一频谱分量(n＝1)将为-58dBc。
随着更多的电压纹波耦合到Vt上，在RF VCO 33的输出上测量到的假性含量的振幅的相对振幅也将增加。如将随后在图7及图8中所展示，此假性含量可在不同的操作条件下使收发器20的无线电性能降级。
图6为根据图1的优选实施例的开关式电压调节器40的示意图。开关式电压调节器40包括：来自图1的电源61b的电压源输入VBAT；以及图1的针对收发器20的电压输出TCVR_VDD、针对RF前端14的电压输出PA_VDD及VBIAS、针对处理器70的电压输出BB_VDD及针对存储器75的电压输出MEM_VDD。如果图1中的切换器40或处理器70选择替代输入电压VEXT，那么也可使用替代输入电压VEXT。如果需要不同的供应电压，那么可通过额外开关式电压调节器单独产生例如PA_VDD、VBIAS、BB_VDD及MEM_VDD等个别输出电压。
在开关式电压调节器40的输入与输出，VEXT与TCVR_VDD(连同PA_VDD、VBIAS、BB_VDD及MEM_VDD)之间分别为开关61a及61b连同开关式电压调节器控制器63、可编程时钟除法器64、串联电感器Lsw 65及分路滤波电容器Csw 67。
开关式电压调节器控制器63基于参考电压产生器62的输出电压将输出电压TCVR_VDD(连同PA_VDD、VBIAS、BB_VDD及MEM_VDD)与可编程电压设定值进行比较，且调整S1及S2的工作周期，使得输出电压TCVR_VDD(连同PA_VDD、VBIAS、BB_VDD及MEM_VDD)收敛到所编程的电压设定值。所编程的电压设定值是由处理器70设定或可经硬件配置为开关式电压调节器40内部的固定值。到开关式电压调节器控制器63的切换器频率Fsw由用于可编程时钟除法器64的切换器频率设定值设定。
可编程时钟除法器64可为在REF_CLK(在此实例中来自参考时钟振荡器80)与用以控制开关61a及61b的切换器频率Fsw之间的整数频率除法器。在一个实施例中，REF_CLK输出频率为19.2MHz，且取决于随后在图9中所示的过程，可编程时钟除法器64设定在3个不同的频率设定值之间(除以6、7或8)。
开关式电压调节器40经由供应电压TCVR_VDD而直接耦合到收发器20，如图1及图6所示。开关式电压调节器40的切换器频率Fsw可干扰收发器20的性能。所述干扰表现为TCVR_VDD上的电压纹波。所述电压纹波由离散频率分量构成。每一频率分量为开关式电压调节器40的切换器频率Fsw的谐波。每一谐波的功率电平取决于以下各项：(i)开关式电压调节器40的切换器频率Fsw的工作周期；(ii)输出电压TCVR_VDD的电容性滤波的程度；以及(iii)TCVR_VDD与收发器20内的敏感电路之间的耦合方法。
如先前参考图5所提到，收发器20内的最敏感电路之一为RF VCO 33。开关式电压调节器40的输出处的电压纹波可与RF VCO 33的调谐电压Vt组合，以在等于开关式电压调节器40的切换器频率Fsw的谐波的频率偏移处产生对RF VCO 33的输出RX_VCO的频率调制(FM)。
开关式电压调节器40(直接或耦合到RF VCO 33)的切换器频率Fsw可在特定操作条件下干扰无线通信装置10的性能。现在将针对不同操作条件描述根据本发明优选实施例的用于可调整地为图1及图6中所示的开关式电压调节器40选择操作切换器频率的技术。
在开关式电压调节器40为图1的无线通信装置10的一部分的情况下，第一操作条件是基于当前操作技术模式(GSM、CDMA、WCDMA等)。每一技术模式已与先前所确定的RF信道带宽(Fch)相关联。对于GSM来说，RF信道带宽(Fch_gsm)为200kHz。对于CDMA来说，RF信道带宽(Fch_cdma)为1.23MHz。对于WCDMA来说，RF信道带宽(Fch_wcdma)为3.84MHz，等等。
在本文中的一方面中，与给定技术模式相关联的开关式电压调节器40的切换器频率Fsw经调整以使得Fsw大于RF信道带宽的一半(Fsw＞Fch/2)。此切换器频率调整减小或消除了切换器电压调节器40对收发器20的干扰，使其不出现在基带模拟接收信号(图2中的RX_I_FILT及RX_Q_FILT)及发射信号(图2的TX_I、TX_Q)上。
在无线通信装置10在全双工模式中操作的情况下，将开关式电压调节器40的切换器频率设定成高于RF信道带宽的一半(Fsw＞Fch/2)在减轻干扰方面尤其有用。全双工模式的一个实例为在发射RF信道(在Ftx处)与接收RF信道(在Frx处)之间的频率分离等于D(D＝Frx-Ftx)，且发射RF信道与接收RF信道两者在同一时刻起作用的情况。基于与无线通信装置10相关联的操作频带而设定D。在单频带无线通信装置10中，RF操作频带仅包括所述技术模式所关注的一个频带(US蜂窝式、US PCS、IMT频带中的CDMA等)。在多频带无线通信装置10(例如，US蜂窝式、US PCS及/或CDMA(IMT)能力)的情况下，操作频带为若干可能频带中的一者。对于US蜂窝式来说，D＝45MHz。对于US PCS来说，D＝80MHz。对于IMT频带中的CDMA来说，D＝190MHz，等等。
在理想情形下，发射RF信道(在Ftx处)不得与假性含量(来自开关式电压调节器40)混合，因为其可在接收RF信道频率下(在Frx处)产生干扰。事实上，开关式电压调节器40的切换器频率Fsw不得落在使得D-Fch＜N*Fsw＜D+Fch的频率范围内，其中N*Fsw为到D的最近的整数切换器频率谐波。通过根据本文中的一方面选择切换器频率，来自开关式电压调节器40的对发射RF信道及接收RF信道中的任一者的干扰得以减轻。
图7为根据如图所示的本发明实施例的图2中的接收信号处理块24的框图。接收信号处理块24包括RX RF I/Q下变频转换器55、一对基带模拟低通滤波器57a及57b，以及干扰检测块59。替代实施例可包括低噪声放大器、RF滤波、多个RF频带及各种形式的增益控制电路。
在使用I/Q下变频转换器55内的直接转换(RF到基带)I/Q混频器来下变频转换接收RF信号之前，来自(图1的)RF前端块14的RX_RF信号以及RX频带外干扰馈入到I/Q下变频转换器55中。I/Q下变频转换器55的输出RX_I及RX_Q在于模拟域(在收发器20或处理器70上)或数字域(在通过收发器20或处理器70上的模/数转换器进行转换之后)中的任一者中进一步处理之前，由低通滤波器57a及57b滤波。虽然未在图7中展示，但低通滤波器57a及57b可包括固定或可变增益，以在处理器70中的模/数转换之前调整RX_I_FILT及RX_Q_FILT的振幅。
干扰检测电路59发送干扰信号检测信号，在存在干扰信号(其为从选定接收信道的频率偏移)时，干扰信号检测信号的值被传达到处理器70。干扰检测电路59可在模拟低通滤波器57a及/或57b之前或之后在基带模拟域中进行测量，以检测在频率上从RX_I及RX_Q信号偏移的干扰信号的存在。或者，干扰检测块59可在处理器70中于数字域中实施，或分在收发器20与处理器70之间。
在RX_RF信号路径中的在从所要接收RF信道的一个或两个不同频率偏移处的一个或两个干扰信号的存在可在与存在于(图2到图4的)RX_VCO及RF_LO信号上的假性含量混合时干扰所要RF信道。此非所要的混合产物可落于在基带接收信号路径(图7的RX_I、RX_Q、RX_I_FILT及RX_Q_FILT)处所测量的接收信号带宽内。
在本文中的另一方面中，设定开关式电压调节器40的切换器频率，以便在基带接收信号路径中存在超过预定义及可检测阈值的一个或一个以上干扰信号时，在基带接收信号路径中减轻此干扰。可以图解方式说明作用于如上文结合图2及图7所描述的接收信号处理块24的假性含量问题。
图8为根据如图所示的本发明实施例的针对图1到图7的展示在干扰信号存在的情况下来自开关式电压调节器的干扰对(i)RF_LO输出、(ii)发射RF信道泄漏及(iii)接收器性能的影响的图解说明。说明90包括经放大/经滤波的RX_RF信号输入，其中Frx处的接收信号、Ftx处的发射信号泄漏及Fj1处的干扰信号(来自图7的块53)作为到(图7的)I/Q下变频转换器55的输入。说明90还包括RX_LO信号(来自图3的块35)，其中在对应于N*Fsw(其中N＝-2、-1、+1、+2、+3及+4)的频率偏移处的切换器频率假性含量作为到(图7的)I/Q下变频转换器55的第二输入。说明90还包括来自图7的I/Q下变频转换器55的同相或I下变频转换器的RX_I信号。
所说明的RX_I信号在I/Q下变频转换器55的基带输出处展示RX_RF与RX_LO输入信号的混合产物。RX_I信号路径中的所要接收基带信道RX_BB以DC为中心。在高于RX_BB信号带宽的频率下，在针对在J1频率下的干扰信号及在Dtx频率下的TX信号泄漏的偏移处存在频谱分量。另外，存在落于接收信道RX_BB内的假性含量，具体地说，J1-3*Fsw及Dtx-N*Fsw(其中N为整数，N*Fsw为开关式电压调节器40的切换器频率的谐波)。在解调RX_BB信号之前不能滤波或移除在接收信道带宽内的假性含量，且所述假性含量干扰由处理器70进行的适当RX_BB解调。
取决于TX频率与RX频率之间的频带偏移(D)、开关式电压调节器40的切换器频率(Fsw)及偏移干扰信号频率(此例子中的J1)，可能存在如在I/Q下变频转换器55的基带输出处(RX_I或RX_Q)所测量到的多个接收信号处理干扰源。通过调整开关式电压调节器40的切换器频率Fsw，可针对不同操作条件使接收信号处理干扰最小化(如下文更详细地阐释)。
图9为根据优选实施例的利用开关式电压调节器控制器来为开关式电压调节器选择切换器频率的过程的操作流程图。操作流程图100以处理器70识别当前操作条件(例如，当前操作频带、操作模式及/或干扰信号检测值)开始(框101)。处理器70接着基于当前操作条件产生切换器频率设定值(框103)。可编程时钟除法器64接收且处理与参考频率时钟信号REF_CLK组合的切换器频率设定值，且产生所要切换频率(框105)。开关式电压调节器控制器63从可编程时钟除法器64接收切换频率，(例如)从处理器70接收电压设定值，且从参考电压调节器62接收信号，以产生开关信号(框107)。所述开关信号用以来回切换具有调节开关式电压调节器40的输出电压的作用的开关(61a、61b)(框109)。在任何时候，如果当前操作条件改变，那么操作流程图100可重新开始(返回到框101)。下文中进一步描述针对多频带CDMA无线通信装置的更具体的操作流程图。
图10为根据优选实施例的在用于CDMA模式的不同操作频带中为开关式电压调节器选择最佳切换器频率Fsw的过程的操作流程图。操作流程图200以开始框(框201)开始，接着针对待使用的特定操作频带对收发器20内的一个或一个以上寄存器进行编程(框203)。一旦确定操作频带，就将开关式电压调节器40中的可编程时钟除法器64设定为三个不同值6、7或8中的一者，使得开关式电压调节器40的切换器频率(Fsw)基于为19.2MHz的参考时钟频率信号REF_CLK而等于2.4MHz(CDMA PCS频带)、2.74MHz(CDMA450/800频带)或3.2MHz(CDMAIMT频带)(框205)。
基于多个参数计算切换器频率Fsw。第一准则为所要信道带宽(对于CDMA，Fch＝1.23MHz)。Fsw必须大于Fch的一半，以确保切换噪声不会直接耦合到如图1、图2、图7及图8所示的基带I/Q模拟信号中。以下的表1展示用于不同操作模式的Fch。可包括额外操作模式。将操作流程图200简化成一种操作模式CDMA。额外准则将要求在接收器输入处存在发射信号泄漏及/或干扰音调时将切换器频率Fsw调整到较高值。
Figure BPA00001382582200111
表1.实例操作模式及信道带宽(Fch)
第二准则为发射RF信道泄漏(在例如CDMA等全双工系统中)不破坏接收RF信道。如先前所描述，RF LO产生块28将被来自开关式电压调节器40的切换器频率电压纹波及对应的谐波频率污染。如果切换器频率谐波处于接近于发射RF信道与接收RF信道之间的频率分离的频率偏移处，那么特定切换器谐波将在I/Q下变频转换器55处与发射RF信道泄漏混合(在切换器频率电压纹波已耦合到RF VCO 33(RX_VCO与RX_LO信号)中之后)，且产生接收信号处理干扰。同样地，切换器频率电压纹波及对应的谐波频率可在TX LO产生块37内耦合到RF VCO，且在收发器20的发射信号处理块22的输出中产生假性含量。此发射假性含量可落在接收RF信道内，且产生接收RF信道干扰。
以下在表2中展示针对不同操作频带的接收RF信道与发射RF信道的分离。通过确保Fsw满足等式|N*Fsw-D|＞Fch/2(其中N为整数)，切换器频率谐波将不直接耦合到如图7到图8所示的接收基带I/Q模拟信号RX_I及/或RX_Q中。为了满足以上等式，Fsw还必须大于Fch(而不是Fch/2)。
Figure BPA00001382582200121
表2.实例操作频带及RX-TX信道分离(D)
第三准则是基于在频率上接近于所要接收RF信道的干扰的存在。基本切换器频率(耦合到RF VCO 33上)可与偏移干扰音调(图8的在RF处的FJ1、在基带处的J1)混合而在接收基带信道带宽(图8的RX_BB)内产生无法滤除或消除的干扰。可应用针对不同操作频带及模式的接收信号处理块24的干扰规格，使得无线装置符合公开的最小性能标准。在CDMA的情况下，如以下表3中按以下操作频带指定从所要RX RF信道的干扰信号频率偏移(对于单音调测试为J1偏移，或对于双音调测试为J1+J2偏移)。
Figure BPA00001382582200122
表3.针对不同CDMA操作频带的干扰偏移(J1或J1+J2)
假定接收信号处理块24具有(图7的)干扰检测电路59，那么可调整切换器频率，使得Fsw＞(J1或J2)+Fch/2。取决于所允许的最大切换器频率，可针对以上Fsw公式从表3选择J1或J2频率偏移。如果不存在满足第二或第三准则两者的切换器频率，那么干扰的存在比TX信号泄漏(第二准则)优先。
应用所述三个约束，同时假定将19.2MHz时钟频率信号REF_CLK输入到(图6的)可编程时钟除法器64，那么可针对CDMA模式中的多个操作条件计算最佳切换器频率Fsw，且如以下表4中所示而存储所述最佳切换器频率Fsw。2.4MHz是通过将19.2MHz除以8而产生；2.74MHz是通过将19.2MHz除以7而产生；且3.2MHz是通过将19.2MHz除以6而产生。在一个实施例中，针对具有干扰信号及不具有干扰信号的不同CDMA频带选择为6、7及8的切换器频率值。
Figure BPA00001382582200123
Figure BPA00001382582200131
表4.针对具有干扰信号干扰及不具有干扰信号干扰的不同CDMA操作频带的切换频率Fsw
一旦对Fsw进行编程，就轮询干扰检测电路59或将其用作中断(框107)。当在CDMA-PCS模式中干扰信号检测信号为活动(高逻辑电平)(根据表4)时，通过将切换器频率值从8改变为7而将切换器频率(Fsw)从2.4MHz改变为2.74MHz(框109)。一旦干扰信号不再存在，干扰信号检测就转变到低逻辑电平，且通过将切换器频率值改变为8，切换器频率(Fsw)将变回2.4MHz(重复框105)，且干扰检测电路59将继续监视(框107，等等)。可取决于可用参考时钟频率信号REF_CLK及可编程时钟除法器64的除法器比率而使用其它切换器频率，使得最佳地满足三个准则。
所属领域的技术人员将理解，可使用多种不同技术中的任一者来表示信号。举例来说，可贯穿以上描述而参考的数据、指令、信号可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子或其任何组合来表示。
所属领域的技术人员将进一步了解，结合本文中的揭示内容而描述的各种说明性射频或模拟电路块在执行与本发明中所描述的功能相同的功能时，可在多种不同电路拓扑中、在一个或一个以上集成电路上，与逻辑电路及系统分离或与逻辑电路及系统组合而实施。
所属领域的技术人员将进一步了解，结合本文的揭示内容而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路及算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件与软件的这种可互换性，上文已经大体上根据各种说明性组件、块、模块、电路及步骤的功能性描述了各种说明性组件、块、模块、电路及步骤。将此类功能性实施为硬件还是软件取决于特定应用及强加于整个系统的设计限制。熟练的技术人员可针对每一特定应用以不同的方式来实施所描述的功能性，但此类实施决策不应被解释为导致与本发明范围的偏离。
可用经设计以执行本文中所描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合来实施或执行结合本文中的揭示内容而描述的各种说明性逻辑块、模块及电路。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。还可将处理器实施为计算装置的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、结合DSP核心的一个或一个以上微处理器，或任何其它此类配置。
结合本文中的揭示内容而描述的方法或算法的步骤可直接包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中或两者的组合中。软件模块可驻存在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可装卸盘、CD-ROM，或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。示范性存储媒体耦合到处理器，使得处理器可从存储媒体读取信息及将信息写入到存储媒体。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。处理器及存储媒体可驻存在ASIC中。ASIC可驻存在用户终端中。在替代方案中，处理器及存储媒体可作为离散组件而驻存在用户终端中。
提供对本发明的先前描述是为了使所属领域的技术人员能够制作或使用本发明。对于所属领域的技术人员来说，对本发明的各种修改将是显而易见的，且可在不脱离本发明的范围的情况下，将本文中所定义的一般原理应用于其它变化。因此，本发明无意限于本文中所描述的实例及设计，而是应被赋予与本文中所揭示的原理及新颖特征一致的最宽范围。

Claims (24)

1.一种包括用于产生输出电压的开关式电压调节器的装置，其包含：
可编程时钟除法器，其经配置以响应于参考时钟频率信号及代表至少一当前操作模式条件的切换器频率设定值而产生切换器频率；以及
开关式电压调节器控制器，其经配置以响应于由所述可编程时钟除法器产生的所述切换器频率及参考电压而调节所述输出电压，其中：
所述开关式电压调节器控制器将所述输出电压与所述当前操作模式条件进行比较，并基于比较结果调整一个或多个开关的工作周期，以及
所述当前操作模式条件为选自不同预定操作模式集合的操作模式。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述切换器频率设定值部分地基于接收信道带宽。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述切换器频率设定值部分地基于在全双工操作模式期间的发射信道与接收信道频率分离。
4.根据权利要求1所述的装置，其进一步包含用以产生干扰信号检测值的干扰检测电路，其中所述切换器频率设定值进一步部分地基于所述干扰信号检测值。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述干扰信号检测值表示从所述接收信道频率偏移的干扰信号的存在。
6.根据权利要求5所述的装置，其进一步包含处理器，所述处理器用于响应于所述干扰信号检测值而产生所述切换器频率设定值。
7.一种用于产生开关式电压调节器的输出电压的集成电路（IC），其包含：
可编程时钟除法器，其经配置以响应于参考时钟频率信号及代表至少一当前操作模式条件的切换器频率设定值而产生切换器频率；以及
开关式电压调节器控制器，其经配置以响应于由所述可编程时钟除法器所产生的所述切换器频率及参考电压而调节所述输出电压，其中：
所述开关式电压调节器控制器将所述输出电压与所述当前操作模式条件进行比较，并基于比较结果调节一个或多个开关的工作周期，以及
所述当前操作模式条件为选自不同预定操作模式集合的操作模式。
8.根据权利要求7所述的IC，其中所述切换器频率设定值部分地基于接收信道带宽。
9.根据权利要求7所述的IC，其中所述切换器频率设定值部分地基于在全双工操作
模式期间的发射信道与接收信道频率分离。
10.根据权利要求7所述的IC，其进一步包含用以产生干扰信号检测值的干扰检测电路，其中所述切换器频率设定值进一步部分地基于所述干扰信号检测值。
11.根据权利要求10所述的IC，其中所述干扰信号检测值表示从所述接收信道频率偏移的干扰信号的存在。
12.根据权利要求11所述的IC，其进一步包含处理器，所述处理器用于响应于所述干扰信号检测值而产生所述切换器频率设定值。
13.一种用于产生开关式电压调节器的输出电压的装置，其包含：
用于响应于参考时钟频率信号及代表至少一当前操作模式条件的切换器频率设定值而产生切换器频率的装置；以及
用于响应于由所述可编程时钟除法器产生的所述切换器频率及参考电压而调节所述输出电压的装置，
其中所述用于产生切换器频率的装置包括：
用于将所述输出电压与选自不同预定操作模式集合的所述当前操作模式条件进行比较的装置，以及
用于基于比较结果调整一个或多个开关的工作周期的装置。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述切换器频率设定值部分地基于接收信道带宽。
15.根据权利要求13所述的装置，其中所述切换器频率设定值部分地基于在全双工操作模式期间的发射信道与接收信道频率分离。
16.根据权利要求13所述的装置，其进一步包含用于产生干扰信号检测值的装置，其中所述切换器频率设定值进一步部分地基于所述干扰信号检测值。
17.根据权利要求16所述的装置，其中所述干扰信号检测值表示从所述接收信道频率偏移的干扰信号的存在。
18.根据权利要求17所述的装置，其进一步包含用于响应于所述干扰信号检测值而产生所述切换器频率设定值的装置。
19.一种调节开关式电压调节器的输出电压的方法，其包含：
识别当前操作条件；
基于选自不同预定操作模式集合的所述当前操作模式条件产生切换器频率设定；
使用可编程时钟除法器，利用所述切换器频率设定值及参考频率时钟信号来产生切换器频率；
至少基于由所述可编程时钟除法器产生的所述切换器频率，使用开关式电压调节器控制器来产生开关信号；以及
来回切换耦合到所述开关式电压调节器控制器的输出的开关以调节所述输出电压，
其中产生切换频率包括将所述输出电压与所述当前操作模式条件进行比较，并基于比较结果调整一个或多个开关的工作周期。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述切换器频率设定值部分地基于接收信道带宽。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述切换器频率设定值部分地基于在全双工操作模式期间的发射信道与接收信道频率分离。
22.根据权利要求19所述的方法，其进一步包含产生干扰信号检测值，其中所述切换器频率设定值进一步部分地基于所述干扰信号检测值。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述干扰信号检测值表示从所述接收信道频率偏移的干扰信号的存在。
24.根据权利要求23所述的方法，其进一步包含响应于所述干扰信号检测值而产生所述切换器频率设定值。
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