CN114301453A - 收发电路以及自校正方法 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及一种收发电路以及自校正方法，一种收发电路被配置为耦接振荡晶体。收发电路包含局部振荡器、滤波电路、控制电路以及射频信号产生电路。局部振荡器包含电容性元件。局部振荡器被配置为基于振荡晶体的振荡频率以及电容性元件的电容值产生锁相环路信号。滤波电路被配置为根据锁相环路信号产生滤波信号。控制电路被配置为根据滤波信号以及锁相环路信号调整电容值为经调整的电容值。局部振荡器还被配置为根据振荡频率以及经调整的电容值产生经校正的局部振荡信号。射频信号产生电路被配置为根据经校正的局部振荡信号以及基频信号产生射频信号。

Description

收发电路以及自校正方法

技术领域

本公开中所述实施例内容是有关于一种校正技术，特别关于一种可校正频率偏移问题的收发电路以及自校正方法。

背景技术

随着通信技术的发展，两电子装置之间的发收电路可利用无线通信技术传输数据。然而，当环境条件变化(例如：温度上升)，可能会造成收发电路发生频率偏移(frequency offset)问题。

发明内容

本公开的一些实施方式是关于一种收发电路。收发电路被配置为耦接振荡晶体。收发电路包含局部振荡器、滤波电路、控制电路以及射频信号产生电路。局部振荡器包含电容性元件。局部振荡器被配置为基于振荡晶体的振荡频率以及电容性元件的电容值，产生锁相环路信号。滤波电路被配置为根据锁相环路信号产生滤波信号。控制电路被配置为根据滤波信号以及锁相环路信号，调整电容值为经调整的电容值。局部振荡器还被配置为根据振荡频率以及经调整的电容值，产生经校正的局部振荡信号。射频信号产生电路被配置为根据经校正的局部振荡信号以及基频信号，产生射频信号。

本公开的一些实施方式是关于一种自校正方法。自校正方法包含：借由局部振荡器基于振荡晶体的振荡频率以及电容性元件的电容值，产生锁相环路信号；借由滤波电路根据锁相环路信号，产生滤波信号；借由控制电路根据滤波信号以及锁相环路信号，调整电容值为经调整的电容值；借由局部振荡器根据振荡频率以及经调整的电容值，产生经校正的局部振荡信号；以及借由射频信号产生电路根据经校正的局部振荡信号以及基频信号，产生射频信号。

综上所述，本公开的收发电路以及自校正方法可快速地且实时地校正频率偏移的问题，且可适用于不同的收发装置以及不同的振荡晶体。

附图说明

为让本公开的上述和其他目的、特征、优点与实施例能够更明显易懂，对附图的说明如下：

图1是依照本公开一些实施例所绘示的收发电路以及振荡晶体的示意图；

图2是依照本公开一些实施例所绘示的图1的滤波电路的频率响应图；

图3是依照本公开一些实施例所绘示的电容性元件的电路图；以及

图4是依照本公开一些实施例所绘示的自校正方法的流程图。

具体实施方式

在本文中所使用的术语“耦接”亦可指“电耦接”，且术语“连接”亦可指“电连接”。“耦接”及“连接”亦可指二个或多个元件相互配合或相互互动。

参考图1。图1是依照本公开一些实施例所绘示的收发电路100以及振荡晶体CY的示意图。收发电路100可耦接振荡晶体CY，且协同振荡晶体CY运作以实现特定功能(例如：产生射频信号RS)。在一些实施例中，收发电路100可为一单芯片系统(System on Chip，SoC)或单芯片系统的一部分。

以图1示例而言，收发电路100包含局部振荡器(Local Oscillator)110、滤波电路120、控制电路130以及射频信号产生电路140。滤波电路120耦接局部振荡器110。控制电路130耦接局部振荡器110以及滤波电路120。射频信号产生电路140耦接局部振荡器110。

以图1示例而言，局部振荡器110包含电容性元件C、锁相环路电路112以及除频器114。锁相环路电路112耦接振荡晶体CY以及电容性元件C。除频器114耦接锁相环路电路112。锁相环路电路112可基于振荡晶体CY的振荡频率以及电容性元件C的电容值，产生锁相环路信号PS。在一些实施例中，振荡晶体CY的振荡频率会因环境条件变化而发生频率偏移(frequency offset)。

以图1示例而言，滤波电路120耦接锁相环路电路112以接收锁相环路信号PS。滤波电路120可根据锁相环路信号PS产生滤波信号FS。在一些实施例中，滤波电路120为带通(band-pass)滤波器。带通滤波器可由传输线实现，但本公开不以此为限。

参考图2。图2是依照本公开一些实施例所绘示的图1的滤波电路120的频率响应图。目标频率TF为当振荡晶体CY的振荡频率未发生频率偏移时锁相环路信号PS的频率。以图2示例而言，滤波电路120的频率响应被设计为在目标频率TF时的反射系数最低(即图中曲线的波谷处)。也就是说，当振荡晶体CY的振荡频率未发生频率偏移时，输入进滤波电路120的锁相环路信号PS中的对应于目标频率TF的成分大部分会通过滤波电路120，而输入进滤波电路120的锁相环路信号PS的其余成分大多会被滤波电路120滤除。

需特别说明的是，由于滤波电路120的元件特性较不易受环境条件变化(例如：温度上升等)而改变，因此即使振荡晶体CY的振荡频率因环境条件变化而发生频率偏移时，相较之下滤波电路120的频率响应也不易因环境条件变化而改变。

再次参考图1，控制电路130可根据滤波信号FS以及锁相环路信号PS来调整局部振荡器110当中的电容性元件C的电容值。举例而言，控制电路130包含混频器132、比较电路134以及驱动电路136。

混频器132耦接滤波电路120以及锁相环路电路112，以分别接收滤波信号FS以及锁相环路信号PS。混频器132可对滤波信号FS以及锁相环路信号PS执行混频程序，以产生直流信号DC。当振荡晶体CY的振荡频率未发生频率偏移(即对应目标频率TF)时，锁相环路信号PS的频率亦未发生频率偏移(亦对应目标频率TF)。由于锁相环路信号PS的频率对应于目标频率TF，因此输入进滤波电路120的锁相环路信号PS几乎未衰减地通过滤波电路120(如图2的频率响应图所示)。另一方面，由于从锁相环路电路112直接输入混频器132的锁相环路信号PS并未流经其他电子元件，因此输入混频器132的锁相环路信号PS的信号能量也几乎未衰减。混频器132根据能量几乎未衰减的滤波信号FS、以及能量几乎未衰减的锁相环路信号PS所产生出来的直流信号DC将具有最大的直流电压值。此直流电压值可预先储存于储存电路或寄存器中以作为最大直流电压DCM。

相反地，当振荡晶体CY因环境条件变化而发生频率偏移(即未对应目标频率TF)时，锁相环路信号PS的频率亦发生频率偏移(亦未对应目标频率TF)。由于锁相环路信号PS的频率并未正确地对应于目标频率TF，因此输入进滤波电路120的锁相环路信号PS的许多成分会被滤波电路120滤除(如图2曲线所示的非波谷处，未对应目标频率TF的区段反射系数会升高)。等效而言，滤波信号FS的信号能量大幅衰减。另一方面，由于从锁相环路电路112直接输入进混频器132的锁相环路信号PS并未流经其他电子元件，因此输入混频器132的锁相环路信号PS的信号能量几乎未衰减。在这个情况下，由混频器132根据能量大幅衰减的滤波信号FS、以及能量几乎未衰减的锁相环路信号PS所产生的直流信号DC将不会具有最大的直流电压值。

基于上述原理，比较电路134可比较直流信号DC的电压与最大直流电压DCM，以产生比较结果CR。驱动电路136可根据比较结果CR产生控制信号CT1，以调整局部振荡器110当中的电容性元件C的电容值。举例而言，若比较结果CR指示直流信号DC的电压等于最大直流电压DCM，代表振荡晶体CY未发生频率偏移。在这种情况下，毋需校正锁相环路信号PS。也就是说，毋需调整电容性元件C的电容值。若比较结果CR指示直流信号DC的电压小于最大直流电压DCM(因为锁相环路信号PS经过滤波电路120会产生能量大幅衰减的滤波信号FS)，代表振荡晶体CY发生频率偏移。在这个情况下，需校正锁相环路信号PS。也就是说，需调整电容性元件C的电容值。

在一些实施例中，驱动电路136可调整电容性元件C的电容值，这些电容值分别对应于不同的直流电压，而最大直流电压DCM为这些直流电压中最大的一者。在一些实施例中，驱动电路136可将电容性元件C的电容值调整为对应至最大直流电压DCM的电容值。关于控制信号CT1如何调整电容性元件C的电容值将于后面段落参考图3进行讨论。

接着，锁相环路电路112可根据振荡晶体CY的振荡频率以及经调整的电容值，产生经校正的锁相环路信号PS’，并且除频器114可对经校正的锁相环路信号PS’执行除频程序，以产生经校正的局部振荡信号OS’。

射频信号产生电路140则可根据经校正的局部振荡信号OS’以及基频信号BS，产生射频信号RS。举例而言，射频信号产生电路140包含基频电路142、混频器144以及射频电路146。混频器144耦接混频器114以及基频电路142，以分别接收经校正的局部振荡信号OS’以及基频信号BS。混频器144可对经校正的局部振荡信号OS’以及基频信号BS执行混频程序，以产生混频信号MS。射频电路146耦接混频器144以接收混频信号MS。射频电路146可根据混频信号MS产生射频信号RS。

参考图3。图3是依照本公开一些实施例所绘示的电容性元件C的细节电路图。在一些实施例中，局部振荡器110当中的电容性元件C可由开关电容阵列实现，且电容性元件C的电容值可动态地被调整。举例而言，控制信号CT1可对应于特定的电容索引值(cap index)。当电容索引值提高，电容性元件C的电容值降低，使得经校正的锁相环路信号PS’的频率提高。当电容索引值降低，电容性元件C的电容值提高，使得经校正的锁相环路信号PS’的频率降低。

以图3示例而言，电容性元件C包含电容C1-Cn以及开关T1-Tn。图1中由驱动电路136产生的控制信号CT1可用来控制开关T1-Tn导通或截止，以调整电容性元件C的电容值。

图3中的电容性元件C的实现方式仅为示例的目的，但本公开不以此为限。电容性元件C的各种实现方式(例如：电容数量、开关数量、耦接方式等)皆在本公开的范围中。

在一些相关技术中，系统中需设置温度传感器且需事先耗费时间建立查找表，以建立各种不同温度下的电容调整量。接着，将检测到的温度回传给驱动电路，且驱动电路再利用查找表进行校正。这会有耗费时间以及无法实时校正的问题。另外，因为振荡晶体会有个体良率以及适用性(例如：厂商规格或调校不同)的问题，一张查找表无法适用于不同的收发装置或不同的振荡晶体。

相较于上述相关技术，本公开的收发电路100毋需建立查找表，因此可达到节省时间以及实时校正的功效。另外，本公开的收发电路100具有自校正机制，因此可适用不同的收发装置或不同的振荡晶体。

参考图4。图4是依照本公开一些实施例所绘示的自校正方法400的流程图。在一些实施例中，自校正方法400可应用于图1的收发电路100，但本公开不以此为限。自校正方法400包含操作S410、S420、S430、S440以及S450。

在操作S410中，借由局部振荡器110基于振荡晶体CY的振荡频率以及电容性元件C的电容值，产生锁相环路信号PS。在一些实施例中，局部振荡器110中的锁相环路电路112可根据振荡晶体CY的振荡频率以及电容性元件C的电容值，产生锁相环路信号PS。

在操作S420中，借由滤波电路120根据锁相环路信号PS产生滤波信号FS。在一些实施例中，滤波电路120是以带通滤波器实现。

在操作S430中，借由控制电路130根据滤波信号FS以及锁相环路信号PS，调整电容性元件C的电容值(经调整的电容值)。在一些实施例中，当振荡晶体CY因环境条件变化而发生频率偏移时，输入进混频器132的锁相环路信号PS的信号能量几乎未衰减但滤波信号FS的信号能量大幅衰减。在这个情况下，由混频器132产生的直流信号DC不具有最大的直流电压值，使得比较电路134依此产生比较结果CR。接着，驱动电路136可根据比较结果CR产生控制信号CT1，以调整局部振荡器110当中的电容性元件C的电容值。

在操作S440中，借由局部振荡器110根据振荡晶体CY的振荡频率以及电容性元件C的经调整的电容值，产生经校正的局部振荡信号OS’。在一些实施例中，电容性元件C的经调整的电容值可进一步校正锁相环路信号PS的频率偏移，以使除频器114可对经校正的锁相环路信号PS’执行除频程序以产生经校正的局部振荡信号OS’。

在操作S450中，借由射频信号产生电路140根据经校正的局部振荡信号OS’以及基频信号BS，产生射频信号RS。在一些实施例中，混频器144可对经校正的局部振荡信号OS’以及基频信号BS执行混频程序，以产生混频信号MS。射频电路146可根据混频信号MS产生射频信号RS。

综上所述，本公开的收发电路以及自校正方法可快速地且实时地校正频率偏移的问题，且可适用于不同的收发装置以及不同的振荡晶体。

各种功能性元件和功能块已于此公开。对于本技术领域技术人员而言，功能块可由电路(不论是专用电路，或是在一个或多个处理器及编码指令控制下操作的通用电路)实现，其一般而言包含用以相应于此处描述的功能及操作对电气回路的操作进行控制的晶体管或其他电路元件。进一步地理解，一般而言电路元件的具体结构与互连，可由编译程序(compiler)，例如寄存器传递语言(Register Transfer Language,RTL)编译程序决定。寄存器传递语言编译程序对与汇编语言代码(assembly language code)相当相似的脚本(script)进行操作，将脚本编译为用于布局或制作最终电路的形式。

虽然本公开已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本公开，任何本领域技术人员，在不脱离本公开之精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本公开的保护范围当视所附的权利要求书所界定者为准。

【符号说明】

100：收发电路

110：局部振荡器

112：锁相环路电路

114：除频器

120：滤波电路

130：控制电路

132：混频器

134：比较电路

136：驱动电路

140：射频信号产生电路

142：基频电路

144：混频器

146：射频电路

400：自校正方法

CY：振荡晶体

TF：目标频率

C：电容性元件

C1-Cn：电容

T1-Tn：开关

CT1：控制信号

PS：锁相环路信号

PS’：经校正的锁相环路信号

FS：滤波信号

OS’：经校正的局部振荡信号

BS：基频信号

MS：混频信号

RS：射频信号

DC：直流信号

DCM：最大直流电压

CR：比较结果

S410，S420，S430，S440，S450：操作

Claims (10)

1.一种收发电路，被配置为耦接振荡晶体，其中所述收发电路包含：

局部振荡器，包含电容性元件，其中所述局部振荡器被配置为基于所述振荡晶体的振荡频率以及所述电容性元件的电容值，产生锁相环路信号；

滤波电路，被配置为根据所述锁相环路信号产生滤波信号；

控制电路，被配置为根据所述滤波信号以及所述锁相环路信号，调整所述电容值为经调整的电容值，其中所述局部振荡器还被配置为根据所述振荡频率以及经调整的所述电容值，产生经校正的局部振荡信号；以及

射频信号产生电路，被配置为根据经校正的所述局部振荡信号以及基频信号，产生射频信号。

2.根据权利要求1所述的收发电路，其中所述滤波电路为带通滤波器。

3.根据权利要求2所述的收发电路，其中所述带通滤波器是由传输线实现。

4.根据权利要求1所述的收发电路，其中所述控制电路包含：

混频器，被配置为对所述滤波信号以及所述锁相环路信号执行混频程序以产生直流信号；

比较电路，被配置为比较所述直流信号与最大直流电压，以产生比较结果；以及

驱动电路，被配置为根据所述比较结果，调整所述电容值为经调整的所述电容值。

5.根据权利要求4所述的收发电路，其中所述电容性元件对应多个电容值，所述多个电容值分别对应多个直流电压，且所述最大直流电压为所述多个直流电压中最大的一者。

6.根据权利要求1所述的收发电路，其中所述局部振荡器包含：

锁相环路电路，被配置为基于所述振荡频率以及经调整的所述电容值，产生经校正的锁相环路信号；以及

除频器，被配置为对经校正的所述锁相环路信号执行除频程序，以产生经校正的所述局部振荡信号。

7.根据权利要求1所述的收发电路，其中所述射频信号产生电路包含：

基频电路，被配置为产生所述基频信号；

混频器，被配置为对经校正的所述局部振荡信号以及所述基频信号执行混频程序，以产生混频信号；以及

射频电路，被配置为根据所述混频信号，产生所述射频信号。

8.根据权利要求1所述的收发电路，其中所述电容性元件为开关电容阵列。

9.一种自校正方法，包含：

借由局部振荡器基于振荡晶体的振荡频率以及电容性元件的电容值，产生锁相环路信号；

借由滤波电路根据所述锁相环路信号，产生滤波信号；

借由控制电路根据所述滤波信号以及所述锁相环路信号，调整所述电容值为经调整的电容值；

借由所述局部振荡器根据所述振荡频率以及经调整的所述电容值，产生经校正的局部振荡信号；以及

借由射频信号产生电路根据经校正的所述局部振荡信号以及基频信号，产生射频信号。

10.根据权利要求9所述的自校正方法，还包含：

借由所述控制电路中的混频器，对所述滤波信号以及所述锁相环路信号执行混频程序，以产生直流信号；

借由所述控制电路中的比较电路，比较所述直流信号与最大直流电压，以产生比较结果；以及

借由所述控制电路中的驱动电路，根据所述比较结果调整所述电容值为经调整的所述电容值。

Images