CN103580713A - 电子装置和时钟产生方法 - Google Patents

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吴俊晓
林珩之
谢义滨
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Transceivers (AREA)

Abstract

本发明提供一种电子装置和时钟产生方法，其中电子装置包含参考振荡器、第一通信模块、第二通信模块以及补偿单元。第一通信模块包含用来检测第一通信模块和第一通信装置之间的第一频率偏移并产生第一检测结果的第一自动频率控制单元；以及根据第一检测结果调整参考时钟以产生第一基频时钟的第一频率合成器。第二通信模块包含用来检测第二通信模块和第二通信装置之间的第二频率偏移并产生第二检测结果的第二自动频率控制单元，以及接收和输出第一基频时钟的第二频率合成器。补偿单元用来产生第二基频时钟。通过利用本发明，可减小生产成本。

Description

电子装置和时钟产生方法
技术领域
本发明有关于电子装置和时钟产生(clock generating)方法，且尤其有关于可采用单个参考振荡器(reference oscillator)产生对应不同通信标准的基带时钟的电子装置和相关时钟产生方法。
背景技术
一般来说，在无线通信系统中，无线通信模块从基站(Base Station,BS)接收数据信号，并通过下变频(frequency down-converting)、解调、译码等获取相应数据。不过，若通信模块和相应BS之间的频率偏移(frequency offset)过大，则解调的精确度可能会下降。为了确保通信模块的解调质量，减小通信模块和相应BS之间的频率偏移(即载波频率偏移)尤为重要。
请参照图1，图1是信号接收进程中先前技术的通信模块的频率调整示意图。在信号接收进程中，通信模块的混频器(mixer)将载波时钟与接收到的数据信号相乘。其中，载波时钟可由基带处理单元参考基带时钟产生并输出。为混频器提供的载波时钟的频率可与BS载波时钟的频率相同，以用于精确解调。而检测到载波频率偏移时，通信区块可消除通信模块和BS之间的载波频率偏移。在图1中，在T1获取频率偏移后，基带处理单元通过自动频率控制(Automatic Frequency Control,AFC)单元调整基带时钟的频率。如图1所示，若通信模块和相应BS之间的频率偏移估算为Δf，采用AFC单元通过频率变量(variation)β调整基带时钟的频率后，可消除频率偏移Δf。通过频率变量β调整频率合成器(synthesizer)输出的基带时钟的频率后，载波时钟的频率可与BS载波时钟的频率相同。
随着电子技术的不断发展，如移动装置的现代电子装置可支持多种通信服务，如全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications,GSM)/通用分组无线业务(General Packet Radio Service,GPRS)/增强型GPRS(Enhanced GRPS,EGPRS)、蓝牙(Bluetooth)、无线保真(Wireless Fidelity,WiFi)、全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Microwave Access,WiMAX)无线通信服务、电力线通信(Power Line Communications,PLC)等。现代移动电子装置可包含多个通信区块，以分别提供对应于不同通信标准的不同通信服务。此外，为了减小设计成本，可要求设计者将对应于不同通信标准提供不同通信服务的多个通信区块集成到多个系统单芯片(system-on-chip,SOC)上。由于不同通信标准具有各自的严格规格，每个SOC可能都需要精确振荡器(如晶体振荡器)产生基带时钟，用于不同的通信模块。而精确振荡器的成本非常高。为了减小生产成本，所有的SOC可共享单个精确振荡器。如此一来，怎样使不同SOC共享单个精确振荡器成为了本领域中的一个目标。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种电子装置和时钟产生方法。
本发明一实施例提供一种电子装置，包含参考振荡器、第一通信模块、第二通信模块以及补偿单元。其中参考振荡器用来产生参考时钟。第一通信模块包含第一自动频率控制单元，用来检测第一通信模块和第一通信装置之间的第一频率偏移，并产生第一检测结果；以及第一频率合成器，耦接至参考震荡器和第一自动频率控制单元，用来根据第一检测结果调整所述参考时钟，以产生第一基带时钟。第二通信模块包含第二自动频率控制单元，用来检测第二通信模块和第二通信装置之间的第二频率偏移，并产生第二检测结果；以及第二频率合成器，耦接至第一通信模块和第二自动频率控制单元，用来接收和输出第一基带时钟。补偿单元耦接至第一自动频率控制单元、第二自动频率控制单元以及第二频率合成器，用来根据第一检测结果和第二检测结果调整第一基带时钟，以产生第二基带时钟。
本发明另一实施例提供一种电子装置，包含参考振荡器、第一通信模块以及第二通信模块。其中参考振荡器用来产生参考时钟。第一通信模块包含第一自动频率控制单元，用来检测所述第一通信模块和一第一通信装置之间的一第一频率偏移；第一频率合成器，耦接至参考震荡器和第一自动频率控制单元，用来根据所述第一频率偏移调整所述第一参考时钟，以产生第一基带时钟；以及第一补偿单元，耦接至第一自动频率控制单元和第一频率合成器，用来根据第一频率偏移调整第一基带时钟，以产生第二参考时钟。第二通信模块包含第二自动频率控制单元，用来检测第二通信模块和第二通信装置之间的第二频率偏移；第二频率合成器，耦接至第一补偿单元和第二自动频率控制单元，用来接收和输出第二参考时钟；以及第二补偿单元，耦接至第二自动频率控制单元和第二频率合成器，用来根据第二频率偏移调整第二参考时钟，以产生第二基带时钟。
本发明另一实施例提供一种时钟产生方法，包含：检测第一通信模块和第一通信装置之间的第一频率偏移，以及第二通信模块和第二通信装置之间的第二频率偏移；根据第一频率偏移调整参考时钟，从而产生第一通信模块的第一基带时钟；以及根据第一频率偏移和第二频率偏移调整第一基带时钟，从而产生第二通信模块的第二基带时钟。
通过利用本发明，可减小生产成本。
如下详述本发明的最佳实施例。阅读完以下描述和附图后，熟习此项技艺者可轻易理解本发明之精神。
附图说明
图1是信号接收进程中先前技术的通信模块的频率调整示意图。
图2是根据本发明一实施例的电子装置的方块示意图。
图3是图2所示的电子装置操作时相关信号的示意图。
图4是图2所示电子装置示范性操作的示意图。
图5是根据本发明一实施例的电子装置的方块示意图。
图6是图5所示电子装置操作时相关信号的示意图。
图7是根据本发明一实施例的电子装置的方块示意图。
图8是根据本发明一实施例的时钟产生方法的示意图。
具体实施方式
在本专利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。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本专利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。在通篇说明书及请求项当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。另外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。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气连接于该第二装置，或透过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
请参照图2，图2是根据本发明一实施例的电子装置20的方块示意图。电子装置20用来为对应不同通信标准的通信模块提供基带时钟，其中上述通信模块可集成到不同的SOC上。如图2所示，电子装置20包含参考振荡器200和通信模块210、220。其中，通信模块210、220可分别支持不同的通信标准(如WiFi、PLC、WiMAX等)，并可集成到不同的SOC上。参考振荡器200为如晶体振荡器的精确振荡器，用来为通信模块210产生参考时钟CREF。通信模块210包含AFC单元212和频率合成器214，用来检测通信模块210的载波时钟CC1和第一通信装置(如BS，图中未显示)的BS载波时钟CBS1之间的频率偏移Δf1，并根据参考时钟CRER和频率偏移Δf1产生基带时钟CBB1。其中，频率合成器214耦接至参考振荡器200和AFC单元212。此外，通信模块210进一步将有关频率偏移Δf1的频率控制信号CON1和基带时钟CBB1发送给通信模块220。通信模块220包含AFC单元222、频率合成器224和补偿单元(compensationunit)226，用来检测通信模块220的载波时钟CC2和第二通信装置(如BS，图中未显示)的BS载波时钟CBS2之间的频率偏移Δf2，并根据基带时钟CBB1、频率偏移Δf2和频率控制信号CON1产生基带时钟CBB2。其中，频率合成器224耦接至通信模块210和AFC单元222，补偿单元226耦接至AFC单元212、AFC单元222和频率合成器224。如此一来，电子装置20可通过参考振荡器200(即通过单个振荡器)产生通信模块210和220的基带时钟，其中通信模块210和220可对应不同的通信标准。
具体来说，在通信模块210中，AFC单元212检测载波时钟CC1的频率FCC1和BS载波时钟CBS1的频率FBS1之间的频率偏移Δf1，并相应产生频率控制信号CON1，以发送到频率合成器214和补偿单元226。需注意，若通信模块210和220集成到不同的SOC上，频率控制信号CON1可通过连接接口传送，其中连接接口如串行周边接口(Serial Peripheral Interface,SPI)、内部集成电路(Inter-Integrated Circuit,I2C)等。频率合成器214随后根据参考时钟CREF的频率FREF和频率控制信号CON1，调整基带时钟CBB1的频率FBB1，从而产生基带时钟CBB1。举例来说，频率合成器214将频率FREF改变频率变量β1，以获取基带时钟CBB1的频率FBB1。频率FBB1等于(被频率变量β1改变后的)参考频率FREF后，频率FCC1等于频率FBS1。换句话说，频率偏移Δf1得以消除。
除了将基带时钟CBB1发送给通信模块210中的其他通信区块以产生载波时钟CC1之外，通信模块210将基带时钟CBB1发送给通信模块220以生成基带时钟CBB2。在通信模块220中，AFC单元222检测载波时钟CC2的频率FCC2和BS载波时钟CBS2的频率FBS2之间的频率偏移Δf2，并相应产生频率控制信号CON2，以发送给补偿单元226。频率合成器224用来接收并输出第一基带时钟CBB1。与通信模块210不同的是，通信模块220进一步包含补偿单元226，以产生基带时钟CBB2。补偿单元226首先根据频率控制信号CON1，将基带时钟CBB2的频率FBB2从频率FBB1调整到频率FREF，并随后根据频率控制信号CON2，将频率FBB2从频率FREF进行调整。举例来说，若频率FBB1等于被频率变量β1改变后的频率FREF，补偿单元226首先将频率FBB1改变频率变量β1，使得频率FBB2等于频率FREF。接下来，补偿单元226通过频率变量β2调整频率FBB2，以产生基带时钟CBB2。简单来说，补偿单元226将频率FBB1改变频率变量β1和频率变量β2的总和，以产生基带时钟CC2。频率FBB2等于经过频率变量β1和频率变量β2的总和改变后的频率FBB1后，频率FCC2等于频率FBS2。如此一来，电子装置20可采用参考振荡器200产生通信模块210和220的基带时钟CBB1和CBB2，其中通信模块210和220可对应不同的通信标准。
请参照图3，图3是图2所示的电子装置20操作时相关信号的示意图。如图3所示，在时间T1之前，AFC单元212检测载波时钟CC1的频率FCC1和BS载波时钟CBS1的频率FBS1之间的频率偏移Δf1，AFC单元222检测载波时钟CC2的频率FCC2和BS载波时钟CBS2的频率FBS2之间的频率偏移Δf2。在时间T1，AFC单元212根据频率偏移Δf1调整频率控制信号CON1。同时，频率合成器214将频率FBB1从频率FREF调整为改变频率变量β1，以产生基带时钟CBB1，并移除载波时钟CC1的频率偏移Δf1。在时间T2，补偿单元226接收基带时钟CBB1和频率控制信号CON1。补偿单元226随后根据频率控制信号CON1，将频率FBB2从频率FBB1恢复为频率FREF。在时间T3，AFC单元222根据频率偏移Δf2调整频率控制信号CON2。同时，补偿单元226将频率FBB2从频率FREF调整为改变频率变量β2，以消除载波时钟CC2频率的频率偏移Δf2。如此一来，基带时钟CBB1和基带时钟CBB2可仅通过参考振荡器200产生。需注意，时间T1、T2和T3的顺序仅用于解释本实施例的理念。只要基带时钟CBB1、CBB2可适当产生，上述顺序可改变或同时发生。
需注意，本发明的精神在于根据第一频率偏移，采用单个参考振荡器产生第一通信模块的第一基带时钟，以及根据第二频率偏移和第一频率偏移相关信号，采用第一基带时钟产生第二通信模块的第二基带时钟。简单来说，本发明可采用单个参考振荡器，通过发送与第一频率偏移有关的信号，产生对应于不同通信标准的通信模块的基带时钟。根据不同的应用，本领域习知技艺者可作适当修改和改变。举例来说，请参照图4，图4是图2所示电子装置示范性操作的示意图。如图4所示，参考振荡器200由晶体振荡器400实现。频率合成器214由电容器402和数字补偿晶体振荡器(Digital Compensated CrystalOscillator,DCXO)404实现。根据频率信号CON1，时钟CBB1可通过改变电容器402的电容得到调整。类似地，频率合成器224由电容器406和DCXO408实现。补偿单元226由分数式(fractional-N)锁相环路(Phase Locked Loop,PLL)410实现。图4中所示的电子装置20的操作原理可参照上面段落，为简单起见在此不再赘述。
请参照图5，图5是根据本发明一实施例的电子装置50的方块示意图。与电子装置20类似，电子装置50用来为对应于不同通信标准的通信模块产生基带时钟。电子装置50的架构也与电子装置20的架构类似，因此采用相同的符号和组件。电子装置50和电子装置20的不同点在于，电子装置50的通信模块210进一步包含补偿单元500。补偿单元500用来根据频率控制信号CON1，通过将参考时钟CREF2的频率FREF2从基带时钟CBB1的频率FBB1调整为参考时钟CREF，产生参考时钟CREF2。由于频率FREF2已恢复为频率FREF，补偿单元226只需根据频率控制信号CON2调整频率FBB2。如此一来，电子装置50可通过参考振荡器200产生通信模块210和220的基带时钟CBB1、CBB2。其中，通信模块210和220对应不同的通信标准。
请参照图6，图6是电子装置50操作时相关信号的示意图。如图6所示，在时间T1之前，载波时钟CC1的频率FCC1比频率FBSI高频率偏移Δf1，频率FCC2比频率FBS2低频率偏移Δf2。在时间T1，频率合成器214根据频率偏移Δf1调整频率FBB1。在本实施例中，频率合成器214将频率FBB1调整频率变量β1，使得频率FCC1等于频率FBS1。在时间T2，补偿单元500接收基带时钟CBB1，并根据频率FBB1和频率偏移Δf1调整频率FREF2，以产生参考时钟CREF2。在本实施例中，补偿单元226通过将频率FBB1恢复频率变量β1，使得频率FREF2等于频率FREF。在时间T3，补偿单元226接收参考时钟CREF2，并根据频率偏移Δf2调整频率FREF2，以产生基带时钟CBB2。在本实施例中，补偿单元226将频率FREF2调整频率变量β2，使得频率FCC2等于频率FBS2。如此一来，电子装置50可采用参考振荡器500产生基带时钟CBB1和CBB2。需注意，时间T1、T2和T3的顺序仅用于解释本实施例的理念。只要基带时钟CBB1、CBB2可适当产生，上述顺序可改变或同时发生。
此外，对应于不同通信标准的通信模块可进一步集成到一个SOC上。请参照图7，图7是根据本发明一实施例的电子装置70的方块示意图。电子装置70用来为对应于不同通信标准的第一通信模块和第二通信模块产生基带时钟。如图7所示，电子装置70包含参考振荡器700、AFC单元702、AFC单元704、频率合成器706以及补偿单元708。参考振荡器700、AFC单元702、AFC单元704、频率合成器706以及补偿单元708与电子装置20的参考振荡器200、AFC单元212、AFC单元222、频率合成器214以及补偿单元226类似。因此，电子装置70的操作细节可参照上面段落，为简单起见在此不再赘述。
如图8所示，上述操作可总结为时钟产生方法80。时钟产生方法80用来为第一通信模块和第二通信模块产生基带时钟，其中第一通信模块和第二通信模块分别对应于不同的通信标准，并集成到不同的SOC上。如图8所示，时钟产生方法80包含：
步骤800：开始。
步骤802：检测第一通信模块和第一通信装置之间的第一频率偏移，以及第二通信模块和第二通信装置之间的第二频率偏移。
步骤804：根据第一频率偏移，通过调整参考时钟，产生第一通信模块的第一基带时钟。
步骤806：根据第一频率偏移和第二频率偏移，通过调整第一基带时钟，产生第二通信模块的第二基带时钟。
步骤808：结束。
时钟产生方法80的操作细节可参照上面段落，为简单起见在此不再赘述。根据不同的应用，时钟产生方法80的步骤可适当调整。举例来说，步骤806可划分为如下两个步骤：
步骤806a：根据第一频率偏移恢复第一通信模块的第一基带时钟，以产成第二通信模块的第二参考时钟；以及
步骤806b：根据第二参考时钟和第二频率偏移产生第二通信模块的第二基带时钟。
总而言之，本发明采用单个参考振荡器，为对应于不同通信标准的通信模块产生基带时钟。与先前技术相比，本发明只采用单个参考振荡器，可有效减小生产成本。
虽然本发明已就较佳实施例揭露如上，然其并非用以限制本发明。本发明所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的变更和润饰。因此，本发明的保护范围当视之前的权利要求书所界定为准。

Claims (16)

1.一种电子装置，包含：
参考振荡器，用来产生参考时钟；
第一通信模块，包含：第一自动频率控制单元，用来检测所述第一通信模块和第一通信装置之间的第一频率偏移，并产生第一检测结果；以及第一频率合成器，耦接至所述参考震荡器和所述第一自动频率控制单元，用来根据所述第一检测结果调整所述参考时钟，以产生第一基带时钟；
第二通信模块，包含：第二自动频率控制单元，用来检测所述第二通信模块和第二通信装置之间的第二频率偏移，并产生第二检测结果；以及第二频率合成器，耦接至所述第一通信模块和所述第二自动频率控制单元，用来接收和输出所述第一基带时钟；以及
补偿单元，耦接至所述第一自动频率控制单元、所述第二自动频率控制单元以及所述第二频率合成器，用来根据所述第一检测结果和所述第二检测结果调整所述第一基带时钟，以产生第二基带时钟。
2.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述第一通信模块和所述第二通信模块对应于不同的通信标准。
3.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述第一通信模块和所述第二通信模块集成到不同的系统单芯片上。
4.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述第一频率合成器根据所述第一检测结果调整所述参考时钟，以产生所述第一基带时钟后，所述第一频率偏移消除。
5.如权利要求4所述的电子装置，其特征在于，所述补偿单元根据所述第一检测结果和所述第二检测结果调整所述第一基带时钟，以产生所述第二基带时钟后，所述第二频率偏移消除。
6.一种电子装置，包含：
参考振荡器，用来产生第一参考时钟；
第一通信模块，包含：第一自动频率控制单元，用来检测所述第一通信模块和第一通信装置之间的第一频率偏移；第一频率合成器，耦接至所述参考震荡器和所述第一自动频率控制单元，用来根据所述第一频率偏移调整所述第一参考时钟，以产生第一基带时钟；以及第一补偿单元，耦接至所述第一自动频率控制单元和所述第一频率合成器，用来根据所述第一频率偏移调整所述第一基带时钟，以产生第二参考时钟；以及
第二通信模块，包含：第二自动频率控制单元，用来检测所述第二通信模块和第二通信装置之间的第二频率偏移；第二频率合成器，耦接至所述第一补偿单元和所述第二自动频率控制单元，用来接收和输出所述第二参考时钟；以及第二补偿单元，耦接至所述第二自动频率控制单元和所述第二频率合成器，用来根据所述第二频率偏移调整所述第二参考时钟，以产生第二基带时钟。
7.如权利要求6所述的电子装置，其特征在于，所述第一通信模块和所述第二通信模块对应于不同的通信标准。
8.如权利要求6所述的电子装置，其特征在于，所述第一通信模块和所述第二通信模块集成到不同的系统单芯片上。
9.如权利要求6所述的电子装置，其特征在于，所述第一频率合成器根据所述第一频率偏移调整所述第一参考时钟，以产生所述第一基带时钟后，所述第一频率偏移消除。
10.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，所述第一补偿单元根据所述第一频率偏移调整所述第一基带时钟，以产生所述第二参考时钟后，所述第二参考时钟的频率等于所述第一参考时钟的频率。
11.如权利要求10所述的电子装置，其特征在于，所述第二补偿单元根据所述第二频率偏移调整所述第二参考时钟，从而产生所述第二基带时钟后，所述第二频率偏移消除。
12.一种时钟产生方法，包含：
检测第一通信模块和第一通信装置之间的第一频率偏移，以及第二通信模块和第二通信装置之间的第二频率偏移；
根据所述第一频率偏移调整参考时钟，从而产生所述第一通信模块的第一基带时钟；以及
根据所述第一频率偏移和所述第二频率偏移调整所述第一基带时钟，从而产生所述第二通信模块的第二基带时钟。
13.如权利要求12所述的时钟产生方法，其特征在于，所述第一通信模块和所述第二通信模块对应于不同的通信标准。
14.如权利要求13所述的时钟产生方法，其特征在于，所述第一通信模块和所述第二通信模块集成到不同的系统单芯片上。
15.如权利要求12所述的时钟产生方法，其特征在于，根据所述第一频率偏移调整参考时钟，从而产生所述第一通信模块的第一基带时钟的步骤进一步包含：
根据所述第一频率偏移调整参考时钟，从而产生所述第一通信模块的第一基带时钟以消除所述第一频率偏移。
16.如权利要求12所述的时钟产生方法，其特征在于，根据所述第一频率偏移和所述第二频率偏移调整所述第一基带时钟，从而产生所述第二通信模块的第二基带时钟的步骤进一步包含：
根据所述第一频率偏移和所述第二频率偏移调整所述第一基带时钟，从而产生所述第二通信模块的第二基带时钟以消除所述第二频率偏移。
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