CN107623531A - 输出频率控制方法、其集成电路、通信收发机及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种输出频率控制方法、其集成电路、通信收发机及存储介质。所述控制方法包括：在预设的对应表中，确定与目标输出频率对应的控制数字；所述对应表中记录有呈线性单调变化的若干个输出频率以及与每个输出频率对应的控制数字；向所述数控振荡器输入所述对应的控制数字，控制所述数控振荡器输出所述目标输出频率。其通过查找预设的对应表的方式，可以对电压调节过程进行逻辑补偿，从而实现输出频率的线性调节。

Description

输出频率控制方法、其集成电路、通信收发机及存储介质

技术领域

本发明涉及数控振荡器技术领域，特别是涉及一种数控振荡器的输出频率控制方法、其集成电路、通信收发机及存储介质。

背景技术

压控振荡器通常应用于锁相环中，是构成通信收发机的关键模块。传统的CMOS压控振荡器是采用模拟电压控制的变容管和电感构成的LC振荡回路，其无法使用数字信号控制其输出振荡频率。

为克服传统的压控振荡器的不足，现有提出一些基于LC振荡回路的CMOS数控LC振荡器，其可以利用数字信号来控制LC振荡回路的电容值，从而实现振荡器输出频率的数字信号控制。这类型的振荡器被称为数控LC振荡器(DCO)。

在实现本发明过程中，发明人发现相关技术存在以下问题：现有的数控振荡器在一定窄的范围内，振荡器的输出频率和变容管的电容值之间的相关关系为线性关系。但是，受制造工艺以及元件的物理特性等因素影响，变容管的电压值与电容值之间的函数关系为非线性关系。

由此，在数控振荡器的输出频率控制过程中，电压调节与对应的输出频率之间存在非线性，会对数控振荡器的调节精度和调节速度造成一定的影响。

发明内容

本发明实施例提供数控振荡器的输出频率控制方法、其集成电路、通信收发机及存储介质，用以解决现有数控振荡器控制过程中，电压调节和输出频率之间存在非线性的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了数控振荡器的输出频率控制方法。所述控制方法包括：

在预设的对应表中，确定与目标输出频率对应的控制数字；所述对应表中记录有呈线性单调变化的若干个输出频率以及与每个输出频率对应的控制数字；

向所述数控振荡器输入所述对应的控制数字，控制所述数控振荡器输出所述目标输出频率。

可选地，所述控制方法还包括：检测所述数控振荡器的实际输出频率与目标输出频率之间的差异；根据所述差异，调整所述预设的对应表。

可选地，所述根据所述差异，调整所述预设的对应表，具体包括：在实际输出频率与N个控制数字对应时，删除其中的N-1个控制数字，N为大于或等于2的正整数。

可选地，所述根据所述差异，调整所述预设的对应表，具体包括：在记录表中记录的若干个控制数字对应的若干个实际输出频率存在非线性关系时，调整所述控制数字以保持若干个实际输出频率呈线性单调变化。

可选地，所述控制方法还包括：将数控振荡器的电容值变化范围划分为若干个分立的电容刻度；所述电容刻度与所述输出频率之间为线性相关关系；确定每一电容刻度对应的电压值以及与所述电压值对应的控制数字；记录所述控制数字及其对应的电容刻度，形成所述预设的对应表。

可选地，所述将数控振荡器的电容值变化范围划分为若干个分立的电容刻度，具体包括：

确定所述数控振荡器的变容管的电容值可变范围；将所述电容值可变范围平均等分为若干区间，每一个区间的起始电容值为所述电容刻度

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种集成电路。所述集成电路包括数控振荡器、处理器以及存储器；所述数控振荡器和所述存储器分别与所述处理器通信连接；

所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令程序以及预设的对应表，所述对应表中记录有呈线性单调变化的若干个输出频率以及与每个输出频率对应的控制数字；

所述处理器调用所述存储器中存储的指令程序和所述预设的对应表，以执行；在预设的对应表中，确定与目标输出频率对应的控制数字；并向所述数控振荡器输入所述对应的控制数字，控制所述数控振荡器输出所述目标输出频率；所述数控振荡器接收来自所述处理器的控制数字并输出对应的输出频率。

可选地，所述处理器还用，检测所述数控振荡器实际的输出频率与目标输出频率之间的差异；并根据所述差异，调整所述预设的对应表。

可选地，所述根据所述差异，调整所述预设的对应表具体为：在实际输出频率与N个控制数字对应时，删除其中的N-1个控制数字，N为大于或等于2的正整数。

可选地，所述根据所述差异，调整所述预设的对应表具体为：在预设的记录表中记录的若干个控制数字对应的若干个实际输出频率存在非线性关系时，调整所述控制数字以保持若干个实际输出频率呈线性单调变化。

可选地，所述预设的对应表具体通过如下方法设置：

将所述数控振荡器的电容值变化范围划分为若干个分立的电容刻度；所述电容刻度与所述输出频率之间为线性相关关系；确定每一电容刻度对应的电压值以及与所述电压值对应的控制数字；记录所述控制数字及其对应的电容刻度，形成所述预设的对应表。

可选地，所述数控振荡器的输出频率由变容管的电容值决定；所述将数控振荡器的电容值变化范围划分为若干个分立的电容刻度具体为：

确定所述变容管的电容值可变范围；将所述电容值可变范围平均等分为若干区间，每一个区间的起始电容值为所述电容刻度。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种通信收发机。所述通信收发机包括如上所述的集成电路，线性调节所述通信收发机的频率。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种非易失性计算机可读存储介质。所述非易失性计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行如上所述的数控振荡器的输出频率控制方法。

本发明实施例中提供的输出频率控制方法通过查找预设的对应表的方式，对电压调节过程进行逻辑补偿，从而实现输出频率的线性调节，保证了数控振荡器的调节精度和速度。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为具有粗调节和精调节的数控振荡器的示意图；

图2为变容管的C-V特性示意图；

图3为本发明实施例提供的输出频率控制方法的方法流程图；

图4为本发明实施例提供的数控振荡器的示意图；

图5为本发明实施例提供的进行逻辑补偿前和逻辑补偿后的输出频率与控制数字之间的对应关系的曲线图；

图6为本发明实施例提供的步骤310的方法流程图；

图7为本发明另一实施例提供的输出频率控制方法的方法流程图；

图8为本发明实施例提供的集成电路的功能框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

数控振荡器(DCO)是基于LC振荡回路的CMOS数控LC振荡器。其可以通过数字信号调整振荡回路的电容值的方式来实现对输出频率的控制。

在本实施例中，使用“线性调节”这样的术语用以表示在通过数字信号调节的过程中，数控振荡器的输出频率以线性方式递增或者递减。亦即，输出频率作为因变量，其应当跟随自变量(数字信号)的增大或者减少发生相应的变化，在整个可调整范围内保持单调性。

图1为一个具有粗调节和细调节的数控LC振荡器的电路原理图。如图1所示，第一变容管C_f1和第二变容管C_f2用于输出频率的细调节，与细调节的控制信号接收端Fine连接。第三变容管C_s1和第四变容管C_s2用于输出频率的粗调节，与粗调节的数字控制信号接收端Coarse连接。

在实际的控制过程可以通过改变加载在所述第一变容管C_f1和第二变容管C_f2或者第三变容管C_s1和第四变容管C_s2上的电压值来改变其电容值，从而调整数控LC振荡器在输出端输出的频率。

在一个典型的LC振荡回路中，输出频率f_req与电容值C之间的关系可以通过如下算式(1)表示：

根据算式(1)可以确定，在一个较窄的范围内，可以近似的认为电容值C与输出频率f_req之间呈线性相关。

由于变容管具有电容值可以通过加载在变容管两端的电压进行调整或者改变，并且单位面积电容值比一般的MOS电容、MIN/MOM电容等大的优点。因此，在可控振荡器中，通常会采用变容管作为所述可调电容，从而实现振荡器输出频率的可调。

具体的，在图1所示的振荡器中，该可控振荡器的电容值C为第一变容管Cf1和第二变容管Cf2的电容值之和。

图2为典型的变容管C-V特性曲线。如图2所示，对于一个变容管而言，随着偏置电压V的提高，其电容值C将逐渐增大，并且在电压较小和电压较大的范围，电容值的变化率较小，基本不发生变化。亦即，变容管理想的C-V特性存在着非线性到线性再到非线性的三个变化阶段。

另外，变容管的工艺和器件特性，受限于制造工艺以及元件的物理特性等因素，其C-V特性是非线性的。亦即，加载在变容管的电压值V与变容管的电容值C之间的函数关系为非线性关系。

由于电容值C和电压值V之间的非线性关系。因此，在使用变容管作为可调电容的数控振荡器(如图1所示的振荡器)中，通过电压对输出频率的调节是非线性的，输出频率并不会跟随电压值而发生线性变化。

在实际应用过程中，输出频率的调节过程通常是一个反馈调节的过程，其首先确定某个特定的控制数字，然后判断输出频率相较于目标频率是否偏低，在偏低时，则继续调整控制数字以迫近目标频率。

如图5中的实线(即进行逻辑补偿前)所示，若控制数字与输出频率之间存在非线性时，例如当输入的控制数字为10000时，对应的输出频率为f₁。当输入的控制数字为011111时，对应的输出频率为f₂。在x轴坐标中，控制数字011111是低位，但其对应的输出频率比高位的控制数字还大。因此，在这种情况下，系统将无法通过上述反馈调节方法迫近目标频率，可能会导致控制系统出现错误的判断，影响了数控振荡器的输出频率的调节精度和调节速度。

榆次，为了进一步的提高数控振荡器的调节精度和速度等性能，可以应用本发明实施例提供的输出频率控制方法，对存在的非线性调节进行逻辑补偿，实现对数控振荡器输出频率的线性调节(即图5虚线所示)。

图3为本发明实施例提供的输出频率调节方法的方法流程图。图4为本发明实施例提供的数控振荡器。图5为输出频率与控制数字之间的对应关系的曲线图。

所述数控振荡器可以用于执行所述输出频率调节方法以实现输出频率的线性调节。以下结合图3、图4和图5所示的内容，详细的描述所述数控振荡器实现线性调节的过程：

图4为本发明实施例提供的基于Flash DAC实现的数控振荡器。如图4所示，在本实施例中，控制数字为6位的二进制数[5:0]，在接收到相应的控制数字后，会控制相应位置的开关闭合，从而改变加载在变容管C1和C2上的电压。最终，通过改变C1和C2上电容值来改变所述数控振荡器的输出频率。

在本发明实施例提供的数控振荡器中，一个数字控制信号对应一个电压值，一个电压值与一个电容值对应，一个电容值与一个输出频率对应。亦即，一个控制数值会与一个输出频率对应。

在一些实施例中，可以应用图3所示的输出频率控制方法来对这些非线性进行一定的补偿。如图3所示，所述控制方法包括如下步骤：

310、在预设的对应表中，确定与目标输出频率对应的控制数字。

其中，该对应表是一个预先设置的表单或者用于记录两个变量之间相关关系的表单。所述对应表中记录有呈线性单调变化的若干个输出频率以及与每个输出频率对应的控制数字。

对于某个确定的振荡器而言，其控制数字对应的输出频率是固定的。其一般可以在数控振荡器的版图确定以后，通过提取寄生参数进行仿真而获得。

该对应表提供了振荡器在整个输出频率调节范围内，与数字控制信号之间的对应关系。在需要调节输出频率时，处理器可以根据目标输出频率，在对应表中直接的找到相应的控制数字。

在一些实施例中，如图6所示，所述预设的对应表具体可以通过如下步骤构建：

610、将数控振荡器的电容值变化范围划分为若干个分立的电容刻度，所述电容刻度与所述输出频率之间为线性相关关系。

具体的，所述电容值变化范围在本实施例中可以是指根据实际情况设置的变容管的电容值可变范围。

所述电容值可变范围是一个数值连续变化的参数。所述电容刻度是在该可变范围内，各个相互分立的数值点。例如，可以将所述电容值可变范围平均划分为10个、15个或者更多的区间，将每个区间的起点作为所述电容刻度。当然，也可以选择区间中任意一点的电容值作为电容刻度。

具体划分的区间数量可以由实际情况(如输出频率调节精度)所决定。例如，在范围为0-99时，可以将其划分为10个区间，形成了0、9、18、27、36、45、54、63、72、81以及99共12个电容刻度。

620、确定每一电容刻度对应的电压值以及与所述电压值对应的控制数字。

在一个版图确定的振荡器中，其C-V特性曲线应当是固定的。由此，可以通过仿真运算，确定每个电容刻度对应的电压值以及对应的控制数字。

630、记录所述控制数字及其对应的电容刻度，形成所述预设的对应表。在结果计算完毕以后，可以记录下全部电容刻度和控制数字之间的对应关系，形成所述预设的对应表。

320、向所述数控振荡器输入所述对应的控制数字，控制所述数控振荡器输出所述目标输出频率。

所述控制数字是指具有特定数值的数字信号。该控制数字可以是N位的二进制数字(N为正整数)，通过Flash DAC，控制加载在变容管上的电压。该控制数字在对应表中查找获得的。

在使用了上述查找表的方式以后，芯片系统能够确定数字控制信号为10000时，对应的输出频率f₁比数字控制信号为011111时对应的输出频率f₂小。由此，如图5所示，在进行逻辑补偿以后，两个控制数字10000和011111之间在x轴上的排序位置会进行相应的调整，从而实现输出频率的线性调节。

通过预设的对应表，可以对数控振荡器中存在的非线性进行补偿，直接从表中读取或者确定目标输出频率对应的控制数字，实现了输出频率的线性调节。

应当说明的是，上述控制方法具体可以在任何合适类型的，具有一定逻辑运算能力的处理器中执行。该预设的对应表也可以在任何合适的非易失性存储介质中存储，并由处理器通过读表的方式执行上述控制方法中的方法步骤，控制振荡器的输出频率。

由于该对应表记录的数据是通过仿真计算获得的。因此，考虑到在实际制造过程中，工艺或者材料对于振荡器的影响，在一些实施例中，如图7所示，除步骤310和320以外，所述控制方法还可以包括如下步骤：

330、检测所述数控振荡器的实际输出频率与目标输出频率之间的差异。

如上所述，由于对应表是预设的表，其数据源自于仿真结果。因此，输入相应的控制数字以后，振荡器实际的输出频率与目标输出频率之间会存在一定的差异。

该差异可以是在芯片产品出厂交货前或者运行一段时间后，由芯片系统检测获得。

340、根据所述差异，调整所述预设的对应表。

所述差异表示了对应表和振荡器的实际情况之间的误差。因此，可以在特定的时间周期内，应用芯片系统(如处理器)来检测这些差异，并且根据这些差异对所述对应表进行细微调整，从而使其能够更符合具体的产品功能特性，为芯片产品提供更好的使用性能。

具体的，所述差异可以是某些频率点出现了重复(即多个控制数字对应同一个频率点的情况)。在出现这样的情况时，所述对于对应表的细微调整具体可以为：实际输出频率与N个控制数字对应时，通过修改程序，令芯片系统删除其中的N-1个控制数字，N为大于或等于2的正整数。

更具体的，所述差异还可以是输出频率在调节过程中仍然存在非线性(调整单调性不一致)。在出现这样的情况时，所述对于对应表的细微调整具体可以为：在记录表中记录的若干个控制数字对应的若干个实际输出频率存在非线性关系时，调整所述控制数字以保持若干个实际输出频率呈线性单调变化。例如，调整某个控制数字具体对应的输出频率。

该数控振荡器可以作为集成电路或者芯片片上系统的其中一个部分。由此，本发明实施例还提供了一种集成电路。如图8所示，该集成电路至少包括一个用于执行逻辑运算的处理器810、一个用于存储数据的存储器820以及一个数控振荡器830。

其中，所述存储器820作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及所述预设的对应表。处理器810通过运行存储在存储器中的非易失性软件程序、指令以及预设的对应表，执行如下方法步骤：在预设的对应表中，确定与目标输出频率对应的控制数字；并向所述数控振荡器输入所述对应的控制数字，控制所述数控振荡器输出所述目标输出频率。所述数控振荡器接收来自所述处理器的控制数字并输出对应的输出频率。

所述存储器820可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据所述输出频率控制方法的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。

上述方法实施例中揭露的输出频率控制方法可以划分为一个或者多个相应的功能模块存储在所述存储器820中，当被所述一个或者多个处理器执行时，实现上述任意方法实施例中的输出频率控制方法，用以实现数控振荡器的输出频率的线性调节。

在一些实施例中，所述处理器为了进一步的提高与产品的性能特性的匹配程度，所述处理器810还可以通过检测数控振荡器的实际输出频率与目标输出频率之间的差异来确定所述调整所述预设的对应表。

例如，在实际输出频率与N个控制数字对应时，删除其中的N-1个控制数字，N为大于或等于2的正整数。或者是，在预设的记录表中记录的若干个控制数字对应的若干个实际输出频率存在非线性关系时，调整所述控制数字以保持若干个实际输出频率呈线性单调变化。

在一些实施例中，所述预设的对应表具体可以通过如下方法步骤设置：首先，将所述数控振荡器的电容值变化范围划分为若干个分立的电容刻度。然后，确定每一电容刻度对应的电压值以及与所述电压值对应的控制数字。最后，记录所述控制数字及其对应的电容刻度，形成所述预设的对应表。

其中，所述电容刻度与所述输出频率之间为线性相关关系。所述电容刻度具体是通过确定所述变容管的电容值可变范围。然后，将所述电容值可变范围平均等分为若干区间后，将每一个区间的起始电容值作为所述电容刻度。

在一些实施例中，为了实现指令程序和/或预设的对应表的录入或者检测调整操作，所述集成电路还可以包括输入装置或者与输入装置连接的接口。该集成电路可以基于该接口接收输入的数据，实现相应的调整或者录入操作。

本发明实施例公开的集成电路可以应用于多种不同的电子设备中，用以提供可控的振荡器输出频率。例如，应用于通信收/发机中，实现频率的电子调谐。

本领域技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的示例性的输出频率控制方法，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。

本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。所述的计算机软件可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (14)

1.一种数控振荡器的输出频率控制方法，其特征在于，所述方法包括：

在预设的对应表中，确定与目标输出频率对应的控制数字；所述对应表中记录有呈线性单调变化的若干个输出频率以及与每个输出频率对应的控制数字；

向所述数控振荡器输入所述对应的控制数字，控制所述数控振荡器输出所述目标输出频率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

检测所述数控振荡器的实际输出频率与目标输出频率之间的差异；

根据所述差异，调整所述预设的对应表。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述差异，调整所述预设的对应表，具体包括：

在实际输出频率与N个控制数字对应时，删除其中的N-1个控制数字，N为大于或等于2的正整数。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述差异，调整所述预设的对应表，具体包括：

在记录表中记录的若干个控制数字对应的若干个实际输出频率存在非线性关系时，调整所述控制数字以保持若干个实际输出频率呈线性单调变化。

5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将数控振荡器的电容值变化范围划分为若干个分立的电容刻度；所述电容刻度与所述输出频率之间为线性相关关系；

确定每一电容刻度对应的电压值以及与所述电压值对应的控制数字；

记录所述控制数字及其对应的电容刻度，形成所述预设的对应表。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将数控振荡器的电容值变化范围划分为若干个分立的电容刻度，具体包括：

确定所述数控振荡器的变容管的电容值可变范围；

将所述电容值可变范围平均等分为若干区间，每一个区间的起始电容值为所述电容刻度。

7.一种集成电路，其特征在于，包括数控振荡器、处理器以及存储器；所述数控振荡器和所述存储器分别与所述处理器通信连接；

所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令程序以及预设的对应表，所述对应表中记录有呈线性单调变化的若干个输出频率以及与每个输出频率对应的控制数字；

所述处理器调用所述存储器中存储的指令程序和所述预设的对应表，以执行；在预设的对应表中，确定与目标输出频率对应的控制数字；并向所述数控振荡器输入所述对应的控制数字，控制所述数控振荡器输出所述目标输出频率；

所述数控振荡器接收来自所述处理器的控制数字并输出对应的输出频率。

8.根据权利要求7所述的集成电路，其特征在于，所述处理器还用，检测所述数控振荡器实际的输出频率与目标输出频率之间的差异；并根据所述差异，调整所述预设的对应表。

9.根据权利要求8所述的集成电路，其特征在于，所述根据所述差异，调整所述预设的对应表具体为：

在实际输出频率与N个控制数字对应时，删除其中的N-1个控制数字，N为大于或等于2的正整数。

10.根据权利要求8所述的集成电路，其特征在于，所述根据所述差异，调整所述预设的对应表具体为：

在预设的记录表中记录的若干个控制数字对应的若干个实际输出频率存在非线性关系时，调整所述控制数字以保持若干个实际输出频率呈线性单调变化。

11.根据权利要求7-10任一所述的集成电路，其特征在于，所述预设的对应表具体通过如下方法设置：

将所述数控振荡器的电容值变化范围划分为若干个分立的电容刻度；所述电容刻度与所述输出频率之间为线性相关关系；

确定每一电容刻度对应的电压值以及与所述电压值对应的控制数字；

记录所述控制数字及其对应的电容刻度，形成所述预设的对应表。

12.根据权利要求11所述的集成电路，其特征在于，所述数控振荡器的输出频率由变容管的电容值决定；

所述将数控振荡器的电容值变化范围划分为若干个分立的电容刻度具体为：

确定所述变容管的电容值可变范围；将所述电容值可变范围平均等分为若干区间，每一个区间的起始电容值为所述电容刻度。

13.一种通信收发机，其特征在于，所述通信收发机包括如权利要求7-12任一所述的集成电路，线性调节所述通信收发机的频率。

14.一种非易失性计算机可读存储介质，其特征在于，所述非易失性计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行如权利要求1-6任一所述的数控振荡器的输出频率控制方法。