CN104767575B - 两点调制发射机中高通通路数模转换器的增益校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于两点调制发射机中高通通路数模转换器的增益校准的方法：首先将锁相环从压控振荡器处断开，固定其控制电压，以发射端与接收端的本振频率之比为分频比将发射端压控振荡器的输出分频至接收端本振频率附近，并引至接收通路的混频器输入端；然后分别向高通通道的数模转换器输入端输入最小和最大的数字信号，由接收端将两种情况下的高频频率下变频至低频，并由数字电路计算的到频率一和频率二；最后由测得的两个频率和其对应的高通通路的数字输入，即可求得高通通路的增益；本发明充分利用了高集成度的收发机，具有不止一个本振的结构特点，通过使用接收通路将压控振荡器输出的高频频率下变频至低频，从而方便测量频率。
Description
技术领域
本发明属于微电子学与固体电子学的射频集成电路设计领域，涉及一种两点调制发射机中高通通路数模转换器的增益校准方法。
背景技术
在现代通信系统中，锁相环除了用作频率综合之外，还被广泛的应用于信号的处理，其中一个典型的应用是实现发射端的相位调制。由于锁相环本身处理的便是信号的相位信息，因此用它来实现相位调制是十分自然的。与传统的正交调制方式相比，传统的正交调制方式在处理非恒包络的信号时，只能采用低效能的线性功率放大器，而如果将正交调制转化为极坐标的形式，即采用所谓的极化发射机，先用锁相环实现相位调制，同时通过控制功率放大器的电源电压稳压器来实现幅度调制，则可以采用高效率的非线性功率放大器。
一种典型的利用锁相环来实现相位调制的方式即所谓的两点调制，其基本原理是从锁相环中找到两个到锁相环的输出端的传输函数分别为低通和高通的节点，通过合理地配置两条通路的增益，使得两路信号完全匹配，叠加起来为一个宽带的全通函数。对于一个常见的分数型锁相环，要实习两点调制，通常选择一路注入到DSM(差分积分调制器)的数字输入端，另外一路通过一个可调增益Khp的数模转换器后注入到压控振荡器的输入端。从DSM输入端到锁相环输出是低通传输特性，而从振荡器输入到锁相环输出是高通传输特性，通过调节数字增益Khp使两路信号相互匹配，就可以得到宽带的全通信号。
虽然理论上两点调制可以达到宽带的全通特性，然而实际电路的难点就在于两条通路的匹配。由于压控振荡器的增益KVCO是一个事先无法确知的量，受到电源电压、温度、频率等因素的影响，因而为了实现两个通路的匹配，必须对KVCO进行校准，以确定可调数字增益Khp。由于压控振荡器的输出频率较高，直接比较两个本身频率较高但频率差很小的信号来测量KVCO会花费较长的时间，数字电路的代价也较大，不适合对锁定时间有严格限制的应用。在针对一些要求对模数转换器增益实现快速校准的应用中，需要合理地设计校准电路，以保证两个通路的匹配，达到所预期的性能。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种两点调制发射机中高通通路数模转换器的增益校准方法，在采用两点调制发射机结构的收发机系统中，提供一种可以用来快速校准锁相环中高通通路数模转增益的方法；在现今的高集成度的收发机芯片中，通常来讲包含不止一个本振，而本方法正是利用了收发机中接收机的本振来对两点调制发射机的数模转换器的增益进行校准。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
两点调制发射机中高通通路数模转换器的增益校准方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将两点调制的发射机的锁相环从压控振荡器的输入处断开，从压控振荡器输入端加一个固定电压，使得压控振荡器的输出频率为两点调制的锁相环的工作频率；
步骤2：从高通通道的数模转换器的输入端输入最小的数字控制信号，将此时压控振荡器的输出以发射和接收本振频率之比为分频比分频至接收机本振频率附近，然后引至接收机混频器的输入，通过接收机下变频将压控振荡器输出的高频信号转换至低频，然后由数字电路计算其频率得到频率一；
步骤3：从高通通道的数模转换器的输入端输入最大的数字控制信号，同样将压控振荡器的输出经分频后由接收机接收，通过接收机下变频将压控振荡器输出的高频信号转换至低频，并由数字电路计算得出频率二；
步骤4：由频率一和频率二即能够确定为保证锁相环分频器分频之后的频率等于参考频率，分频器的分频比需要发生的变化，即相当于低通通道的增益，换言之，当分频器分频比由最小变成最大时，对应的压控振荡器的输出频率变化即可确定，再由对应的高通通路数模转换器输入由最小到最大的变化，即可确定高通通路数模转换器的增益。
步骤1所述从压控振荡器输入端加一个固定电压为电源电压的二分之一。
步骤2所述输入最小的数字控制信号为全0。
步骤3所述输入端输入最大的数字控制信号为全1。
与现有的技术相比，本发明充分利用了如今高集成度的收发机具有不止一个本振的结构特点，通过使用另外一个本振的接收通路将压控振荡器输出的高频频率下变频至低频，从而方便测量频率。对比常见的直接测量压控振荡器输出频率的方法，本技术避免了直接处理高频信号带来的电路复杂度，而通常来讲直接测量压控振荡器的输出频率还需要先通过分频器分频然后才能由数字电路进行处理，而这将进一步增大测量所需的时间，而本技术则只需通过一个接收机通路以及较简单的数字处理即可计算出频率，所消耗的时间将大大减少。
附图说明
图1是本发明的两点相位调制的功能框图。
图2是发明的校准方法用到的电路结构框图。
图3是发明的校准方法的具体实施流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1所示为本发明实施例的两点调制中相位调制的功能框图。在该实施例中，分别在控制分频器的DSM数字输入端和压控振荡器的输入端注入相位调制信号，其中前者是低通通道，后者是高通通道。另外由于基带调制信号通常为数字信号，因而对高通通道需要一个数模转换器来产生模拟电压信号，然后注入到压控振荡器输入端。另外，如果最终锁相环输出为相位调制信号，那么在以上两点注入的信号都应该是频率调制信号，因为压控振荡器的输入电压直接控制的是频率，同样分频器DSM输入数字信号控制的也是频率，因而在基频数字处理器中先要把相位调制信号通过微分转换成频率调制信号。
图2为本发明实施例中为实现两点调制高通通路数模转换器增益校准所用到的电路结构框图，图3为所发明的校准方法的流程图，下面结合附图具体说明该校准方法的流程：
具体地，在步骤S1中，将两点调制的发射机的锁相环从压控振荡器的输入处断开，并在压控振荡器的输入端加上一个合适的固定电压(通常为电源电压的一半)，以保证压控振荡器的输出信号频率在正常工作频率附近，假设初始状况下高通通路的增益为Khp0。
在步骤S2中，数字基带向高通通路的数模转换器输入最小的数字信号(通常为全0)，假设此时压控振荡器输出信号频率为f10，通过合适的分频比N0将该信号分频至接收机本振频率f0附近，再由接收机将该高频信号下变频至低频，得到的信号频率为f11＝f10/N0-f0，经由模数转换器采样后由数字电路计算得到该信号频率。
同样地，在步骤S3中，数字基带向高通通路的数模转换器输入最大的数字信号(通常为全1)，假设此时压控振荡器输出信号频率为f20，通过合适的分频比N0将该信号分频至接收机本振频率f0附近，再由接收机将该高频信号下变频至低频，得到的信号频率为f21＝f20/N0-f0，经由模数转换器采样后由数字电路计算得到该信号频率。
在步骤S4中，需要根据测得的频率量来确定高通通路数模转换器的增益，假设数字基带向DSM输入最小数字信号时产生的分频比为N1，输入最大数字信号时产生的分频比为N2，参考频率为fref，此时输出频率应该为f1＝fref*N1，f2＝fref*N2，设数模转换器匹配时的增益为Khp，若低通和高通通路匹配，应当有如下关系式
即使得高通通路和低通通路匹配的数模转换器增益应当满足
由数字电路计算出该值后，将数模转换器增益设置成该值，即可使高通通路和低通通路匹配，实现全通特性。
Claims (4)
1.两点调制发射机中高通通路数模转换器的增益校准方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将两点调制的发射机的锁相环从压控振荡器的输入处断开，从压控振荡器输入端加一个固定电压，使得压控振荡器的输出频率为两点调制的锁相环的工作频率；
步骤2：从高通通道的数模转换器的输入端输入最小的数字控制信号，将此时压控振荡器的输出以发射和接收本振频率之比N0为分频比分频至接收机本振频率附近，然后引至接收机混频器的输入，通过接收机下变频将压控振荡器输出的高频信号转换至低频，然后由数字电路计算其频率得到频率一f11；
步骤3：从高通通道的数模转换器的输入端输入最大的数字控制信号，同样将压控振荡器的输出经分频比N0将该信号分频至接收机本振频率f0附近后由接收机接收，通过接收机下变频将压控振荡器输出的高频信号转换至低频，并由数字电路计算得出频率二f21；
步骤4：由频率一f11和频率二f21即能够确定为保证锁相环分频器分频之后的频率等于参考频率，分频器的分频比需要发生的变化，即相当于低通通道的增益，换言之，当分频器分频比由最小数字信号时产生的分频比N1变成最大数字信号时产生的分频比N2时，对应的压控振荡器的输出频率变化即可确定，再由对应的高通通路数模转换器输入由最小到最大的变化，即能够确定高通通路数模转换器的增益其中Khp0为校准前缺省的高通通路增益，fref为参考频率。
2.根据权利要求1所述的两点调制发射机中高通通路数模转换器的增益校准方法，其特征在于：步骤1所述从压控振荡器输入端加一个固定电压为电源电压的二分之一。
3.根据权利要求1所述的两点调制发射机中高通通路数模转换器的增益校准方法，其特征在于：步骤2所述输入最小的数字控制信号为全0。
4.根据权利要求1所述的两点调制发射机中高通通路数模转换器的增益校准方法，其特征在于：步骤3所述输入端输入最大的数字控制信号为全1。
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