CN103308927A

CN103308927A - 频率校准方法与卫星定位系统

Info

Publication number: CN103308927A
Application number: CN2013100441014A
Authority: CN
Inventors: 罗启业; 叶信忠
Original assignee: MediaTek Inc
Current assignee: MediaTek Inc
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2013-09-18

Abstract

一种频率校准方法与卫星定位系统。卫星定位系统包含：振荡器，产生时钟信号；芯片，接收卫星信号以根据时钟信号来产生基带信号；其中芯片包含：中频下变频转换器，对射频信号进行下变频转换以产生第一信号；模数转换器，将第一信号转换为第二信号；基带信号产生器，将第二信号转换为基带信号；锁相环，根据时钟信号产生第三信号；以及处理器，检测多个芯片状态参数，以及根据多个芯片状态参数确定频率漂移及频率变量。本发明的频率校准方法与卫星定位系统可补偿因芯片状态参数所致的频率变量。

Description

频率校准方法与卫星定位系统

技术领域

本发明涉及一种频率校准方法与利用该方法的卫星定位系统。更具体来讲，本发明有关于利用至少一芯片状态参数(chip state parameter)的频率校准方法以及利用该方法的卫星定位系统。

背景技术

卫星定位系统（如GPS系统）包含振荡器，用于为系统中的装置提供时钟信号。然而，振荡器的频率会因不同的温度而变化，如图1所示。图1为指示振荡器频率-温度关系的S曲线的示意图，其中纵轴指示振荡器百万分之一(partsper million)频率漂移(frequency drift)范围。从图中可以清楚看到，频率随温度的不同而改变。因此，若在此情形下不进行补偿(compensation)操作，卫星定位系统的运作会相应受到影响。

温度补偿振荡器(Temperature Compensating Oscillator，以下简称为TCXO)可用于补偿操作，然而，TCXO的成本与占用区域面积要比普通振荡器高很多，这就增加了卫星定位系统的系统设计难度及制造成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种频率校准方法与卫星定位系统。

本发明一实施例提供一种频率校准方法，用于校准目标信号的频率中心及频率中心的变化，其中目标信号用于芯片中，频率校准方法包含：检测多个芯片状态参数；以及根据检测到的多个芯片状态参数确定目标信号的频率漂移及频率变量。

本发明另一实施例提供一种卫星定位系统，包含：振荡器，产生时钟信号；芯片，接收卫星信号以根据时钟信号来产生基带信号；其中芯片包含：中频下变频转换器，对射频信号进行下变频转换以产生第一信号；模数转换器，将第一信号转换为第二信号；基带信号产生器，将第二信号转换为基带信号；锁相环，根据时钟信号产生第三信号；以及处理器，检测多个芯片状态参数，以及根据多个芯片状态参数确定频率漂移及频率变量。

利用本发明所提供的频率校准方法与卫星定位系统，可在无需使用TCXO的情况下补偿因芯片状态参数所导致的频率变量，从而简化了设计复杂度并节省了制造成本。

附图说明

图1为指示振荡器的频率-温度关系的S曲线的示意图。

图2为根据本发明一实施例的使用了校准方法的卫星定位系统。

图3为指示芯片状态参数、频率漂移以及频率变量之间关系的查找表的示意图。

图4为频率漂移与温度关系的示意图。

图5为根据本发明一实施例的频率校准方法流程图。

具体实施方式

在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，所属领域中的技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电性连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电性连接至该第二装置。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然该描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

图2为根据本发明一实施例的卫星定位系统200，其中，卫星定位系统200使用了频率校准方法。请注意，如图2所示的装置仅用于举例说明，并非用以将本发明的范围限定为图2所示的装置。

如图2所示，卫星定位系统200包含天线201、射频前端模块203、中频下变频转换器(IF down converter)205、基带(baseband)信号产生器207、锁相环(PhaseLock Loop，下文简称为PLL)209、处理器（或称中央处理单元）211、振荡器213及温度传感器(thermal sensor)215。天线201可内置于卫星定位系统200之中或外置于卫星定位系统200之外，并用于接收卫星信号SS。射频前端模块203用于根据卫星信号SS产生射频信号RFS。中频下变频转换器205用于对射频信号RFS进行下变频转换以产生中频信号IFS。基带信号产生器207用于根据中频信号IFS产生基带信号BS（图中未示）。PLL 209用于根据时钟信号CLK产生本地振荡信号Lo。处理器211用于控制卫星定位系统200的操作并执行频率校准步骤。振荡器213用于提供时钟信号CLK。在本发明的一个实施例中，温度传感器215用于检测芯片202的温度参数T。其中，芯片202包含射频前端模块203、中频下变频转换器205、基带信号产生器207、PLL 209及处理器（中央处理单元）211。温度传感器215是低解析度（low resolution）温度传感器，其解析度低于TCXO，温度传感器215输出分别代表不同温度范围的多个温度参数。

当接收到来自温度传感器215的温度参数T之后，处理器211可根据温度参数T及其他种类的芯片状态参数执行频率校准步骤。频率校准步骤可对本地振荡信号Lo执行。在此情形中，处理器211可变换PLL 209的多个参数，从而相应改变本地振荡信号Lo的频率。另外，若卫星定位系统200在中频下变频转换器205与基带信号产生器207之间包含模数转换器(Analog to DigitalConverter，下文简称为ADC)217，则可对中频信号IFS或数字中频信号DIFS执行频率校准步骤，其中，数字中频信号DIFS是根据中频信号IFS通过ADC 217所产生。在此情形下，处理器211调整在基带信号产生器207中的压控振荡器(Voltage Control Oscillator，VCO)的参数，以校准频率。简言之，可对目标信号执行频率校准步骤，其中，目标信号可为本地振荡信号Lo、中频信号IFS或数字中频信号DIFS。

在本实施例中，芯片202具有对应于不同的温度参数及其他芯片状态参数的多个工作状态。频率校准步骤根据不同温度参数及其他的芯片状态参数执行。图3为指示芯片状态参数与频率漂移及频率变量之间关系的查找表。通过从查找表中查找芯片状态参数可以决定频率漂移及频率变量。如图3所示，其他芯片状态参数可包含如压控振荡子带（VCO sub-band，简称VCO子带）参数及调压参数（以Vtune标示）等参数。VCO子带参数指示基带信号产生器207中的VCO可支持的范围（也就是子带的范围）。调压参数指示能够使用的子带的数目。以此方式，一旦获取当前温度传感器的输出、VCO子带参数以及调压参数，即可得到频率漂移及频率变量。请注意，图3所示的数据仅为范例的实验数据，用于说明的目的，而并非用于将本发明的范围限定为图3所示的数据。

举例而言，若温度传感器指示温度参数为0，VCO子带参数及调压参数分别为15及34，则可确定芯片运作在温度-30～-20℃。从图3所示的查找表中可以确定频率变量及频率漂移分别为-2.08～+2.08以及-3。类似的，若温度传感器指示温度参数为1，VCO子带参数及调压参数分别为15及32，

则从相同的查找表中可以确定频率变量及频率漂移分别为-0.5～+0.5以及179。

图4为频率漂移与温度关系的示意图。如图4所示，f(D)指示频率值没有发生频率漂移。相应的，在温度T1，例如42℃，依据如图3所示的查找表可确定频率漂移f(B)，频率中心可随后根据频率漂移而计算得出，亦即，频率中心=频率*(1-f(B))。此外，

亦可依据如图3所示的芯片状态参数得到确定。一旦获得频率变量及频率中心，即可计算出频率中心的变化，亦即，频率中心的变化=频率中心+频率变量*频率。如图4所示，频率中心的频率漂移的变化范围为f(C)～f(A)。请注意，图4仅为示意图，并非完全对应于图3所示的表格中的数据，其亦并不能用于限定本发明。

图5为根据本发明一实施例的校准方法流程图。该方法包含：

步骤501：检测芯片以产生多个芯片状态参数。

步骤503：根据所检测到的多个芯片状态参数确定频率漂移及频率变量。

步骤505：根据频率漂移校准频率中心(亦即，图4中的f(B))。

步骤507：根据频率变量计算频率中心的变化。

其他详细特性已记载于上述多个实施例的描述中，因而简洁起见，此处不再赘述。

根据上述实施例，因温度参数或其他芯片状态参数而导致的频率漂移可在无需使用TCXO的情形下得以补偿，从而简化了设计复杂度并节省了制造成本，解决了现有技术中的相关问题。

上述的实施例仅用来例举本发明的实施方式，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的范畴。任何本领域技术人员可依据本发明的精神轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利范围应以权利要求为准。

Claims

1.一种频率校准方法，用于校准用于芯片的目标信号的频率中心及频率中心的变化，其特征在于，所述频率校准方法包含：

检测多个芯片状态参数；以及

根据检测到的所述多个芯片状态参数确定所述目标信号的频率漂移及频率变量。

2.如权利要求1所述的频率校准方法，更包含：

根据所述频率漂移校准所述目标信号的频率中心；以及

根据所述频率变量计算所述频率中心的变化。

3.如权利要求1所述的频率校准方法，其特征在于，所述多个芯片状态参数包含所述芯片的温度参数。

4.如权利要求1所述的频率校准方法，其特征在于，所述芯片包含压控振荡器，所述多个芯片状态参数包含压控振荡子带参数及调压参数，其中所述压控振荡子带参数指示所述压控振荡器能够支持的范围，以及所述调压参数指示能够使用的子带的数目。

5.如权利要求1所述的频率校准方法，其特征在于，所述芯片包含压控振荡器，以及所述多个芯片状态参数包含所述压控振荡器能够支持的频率范围。

6.如权利要求1所述的频率校准方法，其特征在于，所述芯片用于卫星定位系统，所述卫星定位系统包含振荡器，所述振荡器用于产生时钟信号，以及所述频率校准方法进一步包含：

根据所述时钟信号产生所述目标信号；以及

根据所述目标信号对射频信号进行下变频转换。

7.如权利要求1所述的频率校准方法，其特征在于，进一步包含：

对射频信号进行下变频转换以产生所述目标信号；

将所述目标信号转换为数字中频信号；以及

将所述数字中频信号转换为基带信号。

8.如权利要求1所述的频率校准方法，其特征在于，进一步包含：

对射频信号进行下变频转换以产生中频信号；

将所述中频信号转换为所述目标信号；以及

将所述目标信号转换为基带信号。

9.一种卫星定位系统，其特征在于，包含：

振荡器，用于产生时钟信号；

芯片，用于接收卫星信号以根据所述时钟信号来产生基带信号；其中，所述芯片包含：

中频下变频转换器，用于对射频信号进行下变频转换，以产生第一信号；

模数转换器，用于将所述第一信号转换为第二信号；

基带信号产生器，用于将所述第二信号转换为所述基带信号；

锁相环，用于根据所述时钟信号产生第三信号；以及

处理器，用于检测多个芯片状态参数，以及根据所述多个芯片状态参数确定频率漂移及频率变量。

10.如权利要求9所述的卫星定位系统，其特征在于，所述处理器更根据所述频率漂移校准所述第一信号、所述第二信号及所述第三信号中的至少一个信号的频率中心；以及根据所述频率变量计算所述频率中心的变化。

11.如权利要求9所述的卫星定位系统，其特征在于，所述多个芯片状态参数包含所述芯片的温度参数。

12.如权利要求9所述的卫星定位系统，其特征在于，所述芯片包含压控振荡器，以及所述多个芯片状态参数包含压控振荡子带参数或调压参数，其中，所述压控振荡子带参数指示所述压控振荡器能够支持的范围，以及所述调压参数指示能够使用的子带的数目。

13.如权利要求9所述的卫星定位系统，其特征在于，所述芯片具有对应于不同的芯片状态参数的多个工作状态。

14.如权利要求10所述的卫星定位系统，其特征在于，所述处理器进一步根据所述频率变量确定所述卫星定位系统的卫星搜寻范围。