CN103187970A - 一种自动频率控制查找电路及其查找方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动频率控制查找电路及其查找方法，通过对自动频率控制查找电路及其查找方法的改进，不仅使压控振荡器能快速找到合适的频率工作曲线，选定较优的开关电容，而且还摒弃了遍历查表的查找电路，因而节省了电路面积，减少了功耗，从而减小了成本。

Description

一种自动频率控制查找电路及其查找方法

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种自动频率控制查找电路及其查找方法。

背景技术

射频收发机利用压控振荡器来产生发射和接收所需要的本地载波。压控振荡器的功能是将电压信号转换为频率。请参考图1，压控振荡器开关电容的电压-频率曲线。实际的压控振荡器内有多组开关电容，一条电压-频率曲线对应压控振荡器内的一组开关电容，因此有多组电压-频率曲线。由于电压-频率曲线的非线性特性，导致锁相环回路(Phase Locked-Loop，PLL)在某些频率上锁定非常慢，且在某些频率上无法锁定。在系统正常开始工作时，压控振荡器是无法知道自己应该工作在哪条曲线上的，自动频率控制查找方法就是用来帮助压控振荡器选择合适的工作曲线，也就是为压控振荡器选择一组合适的开关电容。

现有的自动频率控制查找电路及查找方法，主要是通过查找表的方式来输出压控振荡器开关电容的电容值，因此需要在内部实现一个存储器，会造成比电路面积以及功耗的较大浪费；而且现有的自动频率控制查找电路及查找方法，需要对所有的开关电容的电容值进行遍历，找出误差最小的，因而完成查找方法的时间会很长。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种自动频率控制查找电路及其查找方法，避免压控振荡器无法快速找到合适的工作频率曲线，选择合适的开关电容；进一步克服原有查找电路高成本，高功耗的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种自动频率控制查找电路，包括：压控振荡器、查找模块、计数值比较模块；

所述压控振荡器通过开关电容阵列进行调节，用以将电压转换成时钟频率，并将所述时钟频率输出给所述计数值比较模块；

所述计数值比较模块用于对所述时钟频率进行计数，并将所得的时钟计数值与理想计数值相比较，并输出比较数据；

所述查找模块用以依据收敛算法输出所述开关电容阵列的开关电容值，并对多组比较数据进行分析对比，选定最优开关电容值。

进一步地，所述计数值比较模块还包括：时钟计数器单元和比较单元；

所述时钟计数单元用以对所述时钟频率进行计数，生成时钟计数值，并同时生成理想时钟计数值；

所述比较单元用于对所述时钟计数值与所述理想时钟计数值进行对比，并输出比较数据。

更进一步地，所述的自动频率控制查找电路还包括：参考时钟计数器，所述的参考时钟计数器用于对所述时钟计数器进行计数的使能控制。

更进一步地，所述自动频率控制查找电路还包括一个分频器，所述分频器用于对所述压控振荡器输出的时钟频率进行分频。

一种基于上述自动频率控制查找电路的自动频率控制查找方法，包括以下步骤：

查找模块预设一个对比值，并依照收敛算法输出一个开关电容值，

压控振荡器依据所述开关电容值选择对应的开关电容，并输出时钟频率；

对时钟频率进行计数，并将计数所得的时钟计数值与理想计数值进行对比，得到比较数据，并输出；

查找模块对所述比较数据进行分析，并判断是否更新所述对比值；

查找模块依照收敛算法输出另一个开关电容值，依照上述步骤进行下一轮查找；

经过至少2轮查找，依据更新所得的对比最优值得到最优开关电容值。

进一步地，当时钟计数值与理想计数值进行对比，得到比较数据之后，查找模块对所述比较数据进行分析，并将分析结果进行存储，待至少2轮查找结束，将所有分析结果进行对比，确定对比最优值，并根据所述对比最优值得到最优开关电容值。

更进一步地，在查找模块依据收敛算法输出开关电容值的步骤中，所述的收敛算法为二分查找算法。

更进一步地，在对时钟频率进行计数时，由参考时钟计数器对所述计数值比较模块输出计数使能信号。

更进一步地，在压控振荡器输出时钟频率后，对所述时钟频率进行分频处理。

本发明的有益效果是：通过对自动频率控制查找电路及其查找方法的改进，不仅使压控振荡器能快速找到合适的频率工作曲线，选定较优的开关电容，而且还摒弃了遍历查表的查找电路，因而节省了电路面积，减少了功耗，从而减小了成本。

附图说明

图1是压控振荡器开关电容的电压-频率曲线；

图2是本发明实施例一中自动频率控制查找电路的结构示意图；

图3是本发明实施例二中自动频率控制查找电路的结构示意图；

图4是本发明实施例三中自动频率控制查找方法的流程图；

图5是本发明实施例三中使用二分查找算法的流程图。

具体实施方式

本发明的总体构思为：设置一种简单有效的自动频率控制查找电路，不用通过遍历查表的繁琐方法，而快速的为压控振荡器找到合适的开关电容，使其在合适的频率工作曲线上工作，同时，减少了查找方法中的步骤，使查找方法更加快速简洁。下面结合附图对本发明的技术方案进行进一步阐述：

实施例一：

请参考图2，本发明实施例一中自动频率控制查找电路的结构示意图.在本实施例中，介绍一种自动频率控制查找电路，该自动频率控制查找电路设置三个模块，包括：压控振荡器、查找模块、计数值比较模块。通过以上三个模块的相互配合，完成对压控振荡器最优开关电容的选择，各模块具体的功能如下：

压控振荡器通过开关电容阵列进行调节，用以将电压转换成时钟频率，并将时钟频率输出给计数值比较模块；

计数值比较模块用于对时钟频率进行计数，并将所得的时钟计数值与理想计数值相比较，并输出比较数据；

查找模块用以依据收敛算法输出开关电容阵列的开关电容值，并对多组比较数据进行分析对比，选定最优开关电容值。

实施例二：

请参考图3，本发明实施例二中自动频率控制查找电路的结构示意图。本实施例中的自动频率控制查找电路在实施例一中的查找电路的基础上，为了将各模块功能更具体化，进一步将计数值比较模块分为：时钟计数器单元和比较单元。其功能如下：

时钟计数单元用以对时钟频率进行计数，生成时钟计数值，并同时生成理想时钟计数值，所述理想时钟计数值指在压控振荡器输出时钟频率为目标频率的情况下，时钟计数单元应该得出的时钟计数值；

比较单元用于对时钟计数值与理想时钟计数值进行对比，并输出比较数据。

在实际操作中，为了对时钟频率的计数更加准确与方便，还可以在自动频率控制查找电路中增加一个参考时钟计数器，该参考时钟计数器用于对参考时钟频率进行计数，并对时钟计数单元的计数进行使能控制，即控制时钟计数单元何时开始计数、何时停止计数。

在实施例一或实施例二中，因为压控振荡器可能输出的时钟频率会很高，所以为了降低频率，减少电路设计难度，在上述自动频率控制查找电路中可以增设一个分频器，用于对输出的时钟频率进行分频处理。在实际操作中，优先可以选用二分频器对时钟频率进行分频。

实施例三：

在本实施例中，将详细说明自动频率控制查找方法的具体步骤，请参考图4，本发明实施例三中自动频率控制查找方法的流程图。具体的步骤如下：

查找模块预设一个对比值，并依照收敛算法输出一个开关电容值；

压控振荡器依据开关电容值选择对应的开关电容，并输出时钟频率；

对时钟频率进行计数，并将计数所得的时钟计数值与理想计数值进行对比，得到比较数据，并输出；

查找模块对比较数据进行分析，并判断是否更新对比值；

查找模块依照收敛算法输出另一个开关电容值，依照上述步骤进行下一轮查找；

经过至少2轮查找，依据更新所得的对比最优值得到最优开关电容值。

在本实施例中，除了可以用更新对比值的方法得到对比最优值外，查找模块还可以将所有对比较数据的分析结果进行存储，待查找结束，将所有分析结果进行对比，得到对比最优值，从而确定最优开关电容值。

根据实验得知，若在对时钟频率进行计数时选用一参考时钟计数器来进行使能信号的控制，会达到较优的计数效果。

在本实施例中，为了减小电路的设计难度，可以在压控振荡器输出时钟频率后，对所述时钟频率进行分频处理。分频处理的方式有很多种，但根据实验经验得知，对时钟频率进行二分频处理为较优的选择方式。

在本查找方法中，主要使用收敛算法来减少查找步骤，而收敛算法多种多样，而最优的收敛算法为二分查找算法。

请参考图5，本发明实施例三中使用二分查找算法的流程图。为了进一步说明本查找方法的原理，下面结合一具体的实施方式对上述方法中查找模块如何使用二分查找算法查找对比最优值进行详细说明：

查找模块依据开关电容阵列中开关电容组数确定一个查找对应值的比特位数，查找对应值的每一个值对应一组开关电容值。设开关电容阵列中有64组开关电容，则查找对应值的比特位数为5位，依据二分查找算法可知，需查找5次，最多6次。即查找次数i＝4；

将对比值ε的值置为最大值；

查找模块输出查找对应值的中间值32所对应的开关电容值给压控振荡器；

压控振荡器根据所给开关电容值选择开关电容并输出时钟频率；

时钟计数单元对时钟频率计数得到时钟计数值，比较单元将其与理想时钟计数值进行比较，得到比较数据；

查找模块对比较数据与对比值ε进行对比：若对比数据的绝对值小于ε，则用当前的对比数据更新对比值ε，否则，对比值ε不变；

进入下一轮查找，查找次数i＝i-1；查找模块根据上一轮所得比较数据正负符号选择当论的查找对应值，具体为：

若上一轮比较数据＞0，则查找模块选择查找对应值32-0的中间值16所对应的开关电容值输出给压控振荡器；

若上一轮比较数据＜0，则查找模块选择查找对应值64-32的中间值48所对应的开关电容值输出给压控振荡器(根据二分查找算法，每一轮取对应一边的中间值进行输出)；

依照上一轮同样的方法进行查找，在此不进行重复叙述；

在查找过程中，若该轮对比数据的值为零，查找停止，该轮所给出的开关电容值即为最优开关电容值；

若i＝＝0，查找结束，更新完毕的对比值ε为对比最优值ε_min，其所对应的该轮开关电容值为最优开关电容值。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种自动频率控制查找电路，其特征在于，包括：压控振荡器、查找模块、计数值比较模块；

所述压控振荡器通过开关电容阵列进行调节，用以将电压转换成时钟频率，并将所述时钟频率输出给所述计数值比较模块；

所述计数值比较模块用于对所述时钟频率进行计数，并将所得的时钟计数值与理想计数值相比较，并输出比较数据；

所述查找模块用以依据收敛算法输出所述开关电容阵列的开关电容值，并对多组比较数据进行分析对比，选定最优开关电容值。

2.如权利要求1所述的自动频率控制查找电路，其特征在于，所述计数值比较模块还包括：时钟计数单元和比较单元；

所述时钟计数单元用以对所述时钟频率进行计数，生成时钟计数值，并同时生成理想时钟计数值；

所述比较单元用于对所述时钟计数值与所述理想时钟计数值进行对比，并输出比较数据。

3.如权利要求2所述的自动频率控制查找电路，其特征在于，所述的自动频率控制查找电路还包括：参考时钟计数器，所述的参考时钟计数器用于对所述时钟计数单元的计数进行使能控制。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的自动频率控制查找电路，其特征在于，还包括一个分频器，所述分频器用于对所述压控振荡器输出的时钟频率进行分频。

5.一种基于如权利要求1至4中任意一项所述自动频率控制查找电路的自动频率控制查找方法，其特征在于，包括以下步骤：

查找模块预设一个对比值，并依照收敛算法输出一个开关电容值，

压控振荡器依据所述开关电容值选择对应的开关电容，并输出时钟频率；

对时钟频率进行计数，并将计数所得的时钟计数值与理想计数值进行对比，得到比较数据，并输出；

查找模块对所述比较数据进行分析，并判断是否更新所述对比值；

查找模块依照收敛算法输出另一个开关电容值，依照上述步骤进行下一轮查找；

经过至少2轮查找，依据更新所得的对比最优值得到最优开关电容值。

6.如权利要求5所述的自动频率控制查找方法，其特征在于，当时钟计数值与理想计数值进行对比，得到比较数据之后，查找模块对所述比较数据进行分析，并将分析结果进行存储，待至少2轮查找结束，将所有分析结果进行对比，确定对比最优值，并根据所述对比最优值得到最优开关电容值。

7.如权利要求5所述的自动频率控制查找方法，其特征在于，在查找模块依据收敛算法输出开关电容值的步骤中，所述的收敛算法为二分查找算法。

8.如权利要求5所述的自动频率控制查找方法，其特征在于，在对时钟频率进行计数时，由参考时钟计数器对所述计数值比较模块输出计数使能信号。

9.如权利要求5至8中任意一项所述的自动频率控制查找方法，其特征在于，在压控振荡器输出时钟频率后，对所述时钟频率进行分频处理。

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