JP6290862B2 - 位相固定ループの切替え及び位相雑音の向上技術を用いた送受信機 - Google Patents
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Description
前記位相固定ループは、前記受信電圧制御発振器及び前記送信電圧制御発振器に接続される単一の共通制御回路を含み得る。
前記位相固定ループは、前記受信RF部又は前記送信RF部がターンオンされるか否かに応じて前記単一の共通制御回路をターンオンさせ得る。
前記位相固定ループは、前記受信電圧制御発振器及び前記送信電圧制御発振器に接続されるスイッチを含み、前記単一の共通制御回路は、前記受信RF部又は前記送信RF部がターンオンされるか否かに応じて切替えられる前記スイッチを介して前記受信電圧制御発振器及び前記送信電圧制御発振器に接続され得る。
前記単一の共通制御回路は、位相周波数検出部(PFD)で検出されたパルス幅に対応する所定量の電荷をポンピングする主電荷ポンプと、前記所定量の電荷に応じて前記受信電圧制御発振器又は前記送信電圧制御発振器のための制御電圧を可変させるループフィルタと、を含み得る。
前記位相固定ループは、前記主電荷ポンプで発生する電流不整合を補償するために、前記主電荷ポンプに印加されるソース電流の大きさ及び前記主電荷ポンプに印加されるシンク電流の大きさを独立的に調整する不整合補償部を更に含み得る。
前記不整合補償部は、センシングキャパシタの検出結果に応じて補助電荷ポンプのシンク電流を調整し、前記主電荷ポンプで発生する電流不整合に対する個別的なチューニングを行う第1チューニング部と、前記個別的なチューニングの結果に基づいて前記電流不整合を補償する不整合電流ミラー部を含む第2チューニング部と、を含み得る。
前記第1チューニング部は、前記センシングキャパシタで生成される電圧を検出し、該検出された電圧に応じて前記補助電荷ポンプのシンク電流を調整する電荷ポンプ制御部と、前記電荷ポンプ制御部に前記位相固定ループの外部から供給される外部クロックを提供するクロック生成部と、を含み得る。
前記第2チューニング部は、前記個別的なチューニングの結果を提供する複製電荷ポンプと、センシングキャパシタの両極間の電圧を比較して結果を生成する比較器と、を含み、前記不整合電流ミラー部は、前記比較器の結果に基づいて前記電流不整合を補償し得る。
前記位相固定ループは、前記主電荷ポンプの帯域幅を調整することによって前記受信周波数又は前記送信周波数に対する固定時間を制御し得る。
前記位相固定ループは、前記主電荷ポンプの帯域幅を増加させることによって前記固定時間を加速し、前記主電荷ポンプの帯域幅を減少させることによって前記位相固定ループがターンオフされた時に発生する位相雑音を制御し得る。
前記位相固定ループは、前記位相固定ループがターンオフされた時に前記受信電圧制御発振器又は前記送信電圧制御発振器から漏洩する電圧を補償する漏洩補償部を含み得る。
前記漏洩補償部は、前記受信周波数の固定時刻又は前記送信周波数の固定時刻における固定制御電圧と、前記受信RF部又は前記送信RF部がターンオフされた時に変化する制御電圧と、を用いて前記漏洩する電圧を補償し得る。
前記漏洩補償部は、前記固定制御電圧と前記変化する制御電圧との間の差に基づいてデジタル信号を生成するアナログ−デジタル変換器(ADC)と、前記デジタル信号に基づいて、漏洩する電荷を補償する漏洩補償電荷ポンプを制御する制御信号を生成する漏洩電流制御部と、を含み得る。
前記漏洩補償部は、前記アナログ−デジタル変換器の分解能を調整することによって前記受信電圧制御発振器又は前記送信電圧制御発振器のための制御電圧を制御し得る。
前記漏洩補償部は、前記固定制御電圧と前記変化する制御電圧との間の差を比較する比較器と、前記比較の結果に基づいて、漏洩する電荷を補償する漏洩補償電荷ポンプを制御する制御信号を生成する漏洩電流制御部と、を含み得る。
前記受信電圧制御発振器又は前記送信電圧制御発振器は、LCタンクを有するクラスCタイプの電圧制御発振器で構成され得る。
第1アンテナ及び第2アンテナを含み、前記第1発振制御信号発生器は、前記第1アンテナに対応する第1RF部の発振制御信号を生成し、前記第2発振制御信号発生器は、前記第2アンテナに対応する第2RF部の発振制御信号を生成し得る。
前記第1発振制御信号発生器及び前記第2発振制御信号発生器は、対応する電圧制御発振器に入力される電流を調整することによって、前記対応する電圧制御発振器の発振時点を調整し得る。
前記第1発振制御信号発生器及び前記第2発振制御信号発生器は、前記対応する電圧制御発振器のバイアス電流が予め設定された閾値電流よりも大きい時に、前記対応する電圧制御発振器が発振するように前記対応する電圧制御発振器の発振時点を調整し得る。
前記第1発振制御信号発生器及び前記第2発振制御信号発生器は、前記第1電圧制御発振器の出力が前記第2電圧制御発振器の出力に干渉することを防止するために、前記第1RF部の発振制御信号と前記第2RF部の発振制御信号との間に割り当てられるガードタイムを設定し得る。
前記ガードタイムは、前記第1電圧制御発振器又は前記第2電圧制御発振器の放電によって発生する発振遅延よりも大きい時間値を有し得る
前記第1発振制御信号発生器及び前記第2発振制御信号発生器は、前記複数の電圧制御発振器のいずれか1つの出力が前記複数の電圧制御発振器のうちのいずれか1つの電圧制御発振器の出力に干渉することを防止するために、発振制御信号間に割り当てられるガードタイムを設定し得る。
前記ガードタイムは、前記複数の電圧制御発振器のうちのいずれか1つの放電によって発生する発振制御遅延よりも大きい時間値を有し得る。
電力が前記送受信機に最初に適用された時に、前記送受信機の前記位相固定ループは、前記位相固定ループの電荷ポンプの上昇ソース電流と下降シンク電流との間の差を補償する初期校正を行い、該初期校正は前記送信モード又は受信モードで実行され得ない。
前記初期校正の間に、電圧制御発振器のいずれか1つの制御電圧は、前記位相固定ループのコース・チューニング後にファイン・チューニングを用いて固定され得る。
前記送受信機が前記送信モードで動作する場合、前記送信RF部に接続された前記位相固定ループは前記送信RF部のための送信周波数に固定するためにターンオンされ、前記送信RF部が固定された後、前記送信RF部に接続された前記位相固定ループはターンオフされ得る。
前記送受信機は、前記送信RF部に接続された前記位相固定ループがターンオンされた時、前記位相固定ループのオフ期間中の電圧漏洩を補償するためにターンオンされる漏洩補償部を更に含むことができる。
前記送受信機は、前記位相固定ループの電源がオフされた時、前記電圧制御発振器及び補償回路のみのための電圧が適用されて前記位相固定ループがターンオフされる時に発生する任意の周波数ドリフト及び位相雑音劣化を克服することができる。
前記送受信機が前記受信モードで動作する場合、前記受信RF部に接続された前記位相固定ループは前記受信RF部のための受信周波数に固定するためにターンオンされ、前記受信RF部が固定された後、前記受信RF部に接続された前記位相固定ループはターンオフされ得る。
前記送受信機は、前記送信RF部に接続された前記位相固定ループがターンオンされた時、前記位相固定ループのオフ期間中の電圧漏洩を補償するためにターンオンされる漏洩補償部を更に含むことができる。
前記送受信機は、前記位相固定ループの電源がオフされた時、前記電圧制御発振器及び補償回路のみのための電圧が適用されて前記位相固定ループがターンオフされる時に発生する任意の周波数ドリフト及び位相雑音劣化を克服することができる。
前記位相固定ループの平均電力消費量は、前記位相固定ループのオン時間を減少させ、前記位相固定ループのオフ時間の間に消費される電力を減らすことによって減少し得る。
本発明によると、発振制御信号発生器がオーバーラップしない発振制御信号を生成して電圧制御発振器を制御することができる。
また、本発明によると、各発振制御信号間にガードタイムを設定することによって1つの電圧制御発振器の出力が他の異なる電圧制御発振器に干渉することを防止することができる。
210、2650 受信(Rx)RF部
220、2610 送信(Tx)RF部
230、2630 位相固定ループ(PLL)
231、510、1010 位相周波数検出部(PFD)
240、1270、1370 電圧制御発振器(VCO)
241、2653 受信電圧制御発振器(VCO Rx)
243、2613 送信電圧制御発振器(VCO Tx)
250 単一の共通制御回路
251、520、1020 主電荷ポンプ(Main CP)
253、570、1050 ループフィルタ(LP)
255 不整合補償部
257、560 漏洩補償部
258、259、1055 スイッチ
280 周波数分周(FD)器
281 分周器
525 帯域(BW)幅制御ブロック
530、1030 補助電荷ポンプ(Aux CP)
535、1040 センシングキャパシタ
540、1060 第1チューニング部(コース・チューニング部)
543、1063 クロック生成部
546、1066 電荷ポンプ制御部
550 第2チューニング部(ファイン・チューニング部)
551、1070 複製電荷ポンプ
553、1170 不整合電流ミラー部
557、561、1180、1210 比較器
563、1230、1330 漏洩電流制御部
565、1250、1350 漏洩補償電荷ポンプ
1310、1430 アナログ−デジタル変換器(ADC)
1410 増幅器
1510、1530 MOSFET
1550 バイアス電圧
1570 LCタンク
2310、2330 発振制御信号
2320、2340 出力包絡線
2350 ガードタイム
2370 発振制御周期
2410 受信アンテナ
2420 第1発振制御信号発生器
2430 第2発振制御信号発生器
2440 第1電圧制御発振器
2450 第2電圧制御発振器
2460 遅延器(Delay D)
2470 クロック発生器
2611 送信発振制御信号発生器
2651 受信発振制御信号発生器
2710 第1RF部
2730 第2RF部
2750 アンテナ
2713 第1送信RF部
2716 第1位相固定ループ
2719 第1受信RF部
2733 第2送信RF部
2736 第2位相固定ループ
2739 第2受信RF部
Claims (25)
- 受信信号を処理する受信RF部と、
送信信号を処理する送信RF部と、
前記受信RF部に受信周波数を提供し、前記送信RF部に送信周波数を提供する位相固定ループ(PLL)と、を備え、
前記位相固定ループは、
前記受信周波数を生成する受信電圧制御発振器と、
前記送信周波数を生成する送信電圧制御発振器と、
前記受信電圧制御発振器及び前記送信電圧制御発振器に接続される単一の共通制御回路と、
前記受信電圧制御発振器及び前記送信電圧制御発振器に接続されるスイッチと、を含み、
前記単一の共通制御回路は、前記受信RF部又は前記送信RF部がターンオンされるか否かに応じて切替えられる前記スイッチを介して前記受信電圧制御発振器又は前記送信電圧制御発振器に接続されることを特徴とする送受信機。 - 前記位相固定ループは、前記受信RF部又は前記送信RF部がターンオンされるか否かに応じて前記単一の共通制御回路をターンオンさせることを特徴とする請求項1に記載の送受信機。
- 前記単一の共通制御回路は、
位相周波数検出部(PFD)で検出されたパルス幅に対応する所定量の電荷をポンピングする主電荷ポンプと、
前記所定量の電荷に応じて前記受信電圧制御発振器又は前記送信電圧制御発振器のための制御電圧を可変させるループフィルタと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の送受信機。 - 前記位相固定ループは、前記主電荷ポンプで発生する電流不整合を補償するために、前記主電荷ポンプに印加されるソース電流の大きさ及び前記主電荷ポンプに印加されるシンク電流の大きさを独立的に調整する不整合補償部を更に含むことを特徴とする請求項3に記載の送受信機。
- 前記不整合補償部は、
センシングキャパシタの検出結果に応じて補助電荷ポンプのシンク電流を調整し、前記主電荷ポンプで発生する電流不整合に対する個別的なチューニングを行う第1チューニング部と、
前記個別的なチューニングの結果に基づいて前記電流不整合を補償する不整合電流ミラー部を含む第2チューニング部と、を含むことを特徴とする請求項4に記載の送受信機。 - 前記第1チューニング部は、
前記センシングキャパシタで生成される電圧を検出し、該検出された電圧に応じて前記補助電荷ポンプのシンク電流を調整する電荷ポンプ制御部と、
前記電荷ポンプ制御部に前記位相固定ループの外部から供給される外部クロックを提供するクロック生成部と、を含むことを特徴とする請求項5に記載の送受信機。 - 前記第2チューニング部は、
前記個別的なチューニングの結果を提供する複製電荷ポンプと、
センシングキャパシタの両極間の電圧を比較して結果を生成する比較器と、を含み、
前記不整合電流ミラー部は、前記比較器の結果に基づいて前記電流不整合を補償することを特徴とする請求項5に記載の送受信機。 - 前記位相固定ループは、前記主電荷ポンプの帯域幅を調整することによって前記受信周波数又は前記送信周波数に対する固定時間を制御することを特徴とする請求項3に記載の送受信機。
- 前記位相固定ループは、前記主電荷ポンプの帯域幅を増加させることによって前記固定時間を加速し、前記主電荷ポンプの帯域幅を減少させることによって前記位相固定ループがターンオフされた時に発生する位相雑音を制御することを特徴とする請求項8に記載の送受信機。
- 前記位相固定ループは、前記位相固定ループがターンオフされた時に前記受信電圧制御発振器又は前記送信電圧制御発振器から漏洩する電圧を補償する漏洩補償部を含むことを特徴とする請求項1に記載の送受信機。
- 前記漏洩補償部は、
前記受信周波数の固定時刻又は前記送信周波数の固定時刻における固定制御電圧と、
前記受信RF部又は前記送信RF部がターンオフされた時に変化する制御電圧と、を用いて前記漏洩する電圧を補償することを特徴とする請求項10に記載の送受信機。 - 前記漏洩補償部は、
前記固定制御電圧と前記変化する制御電圧との間の差に基づいてデジタル信号を生成するアナログ−デジタル変換器(ADC)と、
前記デジタル信号に基づいて、漏洩する電荷を補償する漏洩補償電荷ポンプを制御する制御信号を生成する漏洩電流制御部と、を含むことを特徴とする請求項11に記載の送受信機。 - 前記漏洩補償部は、前記アナログ−デジタル変換器の分解能を調整することによって前記受信電圧制御発振器又は前記送信電圧制御発振器のための制御電圧を制御することを特徴とする請求項12に記載の送受信機。
- 前記漏洩補償部は、
前記固定制御電圧と前記変化する制御電圧との間の差を比較する比較器と、
前記比較の結果に基づいて、漏洩する電荷を補償する漏洩補償電荷ポンプを制御する制御信号を生成する漏洩電流制御部と、を含むことを特徴とする請求項11に記載の送受信機。 - 前記受信電圧制御発振器又は前記送信電圧制御発振器は、LCタンクを有するクラスCタイプの電圧制御発振器で構成されることを特徴とする請求項1に記載の送受信機。
- 受信モード又は送信モードで動作する送受信機であって、
受信信号を処理する受信RF部と、
送信信号を処理する送信RF部と、
前記受信RF部に受信周波数を提供する受信電圧制御発振器、及び前記送信RF部に送信周波数を提供する送信電圧制御発振器を含む位相固定ループ(PLL)と、を備え、
前記位相固定ループは、
前記受信電圧制御発振器及び前記送信電圧制御発振器に接続される共通制御回路と、
前記受信電圧制御発振器及び前記送信電圧制御発振器に接続されるスイッチと、を含み、
前記共通制御回路は、
前記受信周波数を生成するために前記受信モードで前記受信RF部がターンオンされる時に切替えられる前記スイッチを介して前記受信電圧制御発振器に接続され、
前記送信周波数を生成するために前記送信モードで前記送信RF部がターンオンされる時に切替えられる前記スイッチを介して前記送信電圧制御発振器に接続され、
前記送受信機は、前記受信RF部及び前記送信RF部のオン状態及びオフ状態に応じて1つの位相固定ループのみを用いて送信及び受信し、
前記受信モードは、前記受信信号が前記受信RF部によって処理されるモードを意味し、
前記送信モードは、前記送信信号が前記送信RF部によって処理されるモードを意味することを特徴とする送受信機。 - 電力が前記送受信機に最初に適用された時に、前記送受信機の前記位相固定ループは、前記位相固定ループの電荷ポンプの上昇ソース電流と下降シンク電流との間の差を補償する初期校正を行い、該初期校正は前記送信モード又は受信モードで実行されないことを特徴とする請求項16に記載の送受信機。
- 前記初期校正の間に、電圧制御発振器のいずれか1つの制御電圧は、前記位相固定ループのコース・チューニング後にファイン・チューニングを通して固定されることを特徴とする請求項17に記載の送受信機。
- 前記送受信機が前記送信モードで動作する場合、前記送信RF部に接続された前記位相固定ループは前記送信RF部のための送信周波数に固定するためにターンオンされ、前記送信RF部が固定された後、前記送信RF部に接続された前記位相固定ループはターンオフされることを特徴とする請求項16に記載の送受信機。
- 前記送信RF部に接続された前記位相固定ループがターンオンされた時、前記位相固定ループのオフ期間中の電圧漏洩を補償するためにターンオンされる漏洩補償部を更に含むことを特徴とする請求項19に記載の送受信機。
- 前記位相固定ループの電源がオフされた時、前記電圧制御発振器及び補償回路のみのための電圧が適用されて前記位相固定ループがターンオフされる時に発生する任意の周波数ドリフト及び位相雑音劣化を克服することを特徴とする請求項20に記載の送受信機。
- 前記送受信機が前記受信モードで動作する場合、前記受信RF部に接続された前記位相固定ループは前記受信RF部のための受信周波数に固定するためにターンオンされ、前記受信RF部が固定された後、前記受信RF部に接続された前記位相固定ループはターンオフされることを特徴とする請求項16に記載の送受信機。
- 前記送信RF部に接続された前記位相固定ループがターンオンされた時、前記位相固定ループのオフ期間中の電圧漏洩を補償するためにターンオンされる漏洩補償部を更に含むことを特徴とする請求項22に記載の送受信機。
- 前記位相固定ループの電源がオフされた時、前記電圧制御発振器及び補償回路のみのための電圧が適用されて前記位相固定ループがターンオフされる時に発生する任意の周波数ドリフト及び位相雑音劣化を克服することを特徴とする請求項23に記載の送受信機。
- 前記位相固定ループの平均電力消費量は、前記位相固定ループのオン時間を減少させ、前記位相固定ループのオフ時間の間に消費される電力を減らすことによって減少することを特徴とする請求項16に記載の送受信機。
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