TW201037982A - Switching voltage regulator with frequency selection - Google Patents

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201037982 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體而言係關於積體電路，且更特定言之，係關 於無線通信裝置中之切換電壓調節器。 【先前技術】 無線通信裝置需要電池組或外部D c電源供應器作為電 源。在無線通信裝置内，存在積體電路（IC)〇此等ic通常 在比附接至無線通信裝置之電池組或外部D c電源供應器 低得多之DC電壓下操作。為了促進在低操作電壓下^積 體電路操作，通常需要切換電壓調節器以將外部Dc電源 供應器或電池組電壓轉換成積體電路的較低供應電壓。"、 在電池組電壓（VBAT)與積體電路供應電壓（vdd)之間的 差大於幾百毫伏時，切換電㈣節器提供最高功率效率。 在一特^實例中，電池組係'由具有36⑼稱電壓之鐘離 子電池構成’且積體電路在h8 v下操作，，電池电 電：與積體電路電壓之間的差為3“_181紅"。在此 特疋實例巾’切換電壓調節器比線性調節器好得多。線性 調節器將經歷電池組與負載之間的全部l8v電壓降。由 ㈣調節器耗散之功率等於(積體電路之負載電 ::)量二：’切換電壓調節器可僅耗散由積體電路使用之 二由藉：在廣泛範圍之負載電流上)，而線性調節器將 ==電路使用之能一而與負載電流無關。 中：此原因’常常將切換電壓調節器用於無線通信裝置 145144.doc 201037982 切_調節器可使用結合能量儲存裝置 容器）之一或多個電子開關而在較高輸入電壓與較低= 電壓之間轉換以在較高外部Dc電源供應器電 體電路電壓之間傳送能量。 、权低積 ❹ 〇 按背景而言’切換電壓調節器輸出電壓(v〇)與切換電壓 調節器輸入電壓（Vi)之間的比率設定了切換電壓調節器之 工作循環(D)(D=Vo/Vi)。切換電壓調節器頻率係由輸出電 壓建波要求、切換電壓調節器内之串聯電感器及負載渡波 電容器之大小、輪出DC負載電流及切換電壓調節琴之所 要功率效率支配。在切換電壓調節器純至其他射頻㈣ 收發器電路的狀況下，切換電壓調節器之切換器頻率可產 生對無線通信裝置中之其他該等組件的干擾。此干擾呈現 為好收發器電路之卿及接地連接上之電壓漣波。此電壓 ^皮係由離散頻率分量構成。每—頻率分量為㈣電壓調 即益之切換器頻率之諧波。每一諧波之功率位準取決於以 下各項.（1)切換電壓調節器之切換器頻率之工作循環； (，電壓之電容性濾、波的程度卜以及㈣切換電壓調節 益與RF收發器電路之間的耦接之類型。 射，（RF)電壓控制振盪器（VCO)通常鼓人於RF收發器中 ^充當本端振逢器⑽）以將通信信號自基頻增頻轉換至叩 或將通信信號gRF降頻轉換至基頻。在切換電壓調節器直 ，或間接_接至RF V⑶的典型組態中，在切換電壓調節 輪出處的電壓漣波可與RF vc〇之頻率調諧元件電壓 組合而在等於切換電壓調節器的切換器頻率之諧波的偏移 145144.doc 201037982 下產生對RF VCO輸出之頻率調變（fm)。切換電壓調節器 誘發的對RF VCO之FM使得出現在自RF VC0之基本輸出 載波頻率之偏移下的諧波假性含量（harm〇nic spuri〇us content) ° 由切換電壓調節器（直接或耦接至RF VCO)誘發之此諧波 假性含量可在特定操作條件下干擾無線通信裝置之效能。 舉例而言，弱接收信號強度、在自所要接收頻道之特定頻 率偏移處之外部干擾信號的存在，及/或至全雙工收發器 中之接收路徑之傳輸洩漏皆可在存在切換電壓調節器的情 況下促使對待增頻轉換至射頻之類比信號或待自射頻降頻 轉換之類比信號之更大干擾。 減小由無線通信裝置中之切換電壓調節器造成之切換器 頻率假性含置（frequency spurious content)的效應之已知方 式包括：⑴使用脈衝寬度調變'脈衝密度調變或跳頻來連 續調節切換電壓調節器之頻率；…在無線通信收發器之僅 接收模式期間在切換電壓調節器與線性調節器之間雙態觸 發’及（iii)將切換電壓調節器儘可能地移動遠離（使用屏蔽 及差動信號路徑以實現改良之隔離）敏感的VCO及其他組 件’所有此等方式皆引入電路板或積體電路區域之一定程 度的設計複雜性或低效率使用。 需要在無習知技術之缺點的情況下減小無線通信裝置中 來自切換電壓調節器之干擾之效應的改良之方式。 【發明内容】 本發明提供用於藉由智慧地變化一切換電壓調節器之切 145144.doc 201037982 換器頻率而減輕來自該切_調節器之干擾的技術。在 -態樣中’藉由調節至-可程式化時脈除法器之—頻率設 定輸入而設定該切換器頻率。在另一態樣中，一處理器驅 動-可程式化時脈除法器，該可程式化時脈除法器接收代 表一除法因數之-值，將-參考時脈頻率信號除以該除法 因數，以產生用於該切換職調“之—所要切換器頻 率。選擇性地變化該可程式化時脈除法器之值以達成最佳 ❹

效能’且減輕-或多個給錢作條件下切換器頻率假性含 量之效應。 在下文中進L地描述本發明之各種其他態樣及實 施例。 [發明内容]不意欲亦不應被解釋為表示本發明之完整範 圍及範鳴，本發明之此等及額外態樣將自[實施方式](尤其 當連同附加之圖式一起閱讀時）變得更容易顯而易見。 【實施方式】 本文中所描述之裝置可用於各種無線通信頻帶，諸如， 蜂巢式、PCS 及 ΙΜΪ 及諸如 CDMA、TDMA、FDMA、 OFDMA及SC-FDMA之空中介面。除了蜂巢式、⑽或體 網路標準及頻帶之外，此裝置可用於區域網路或個人區域 網路;^準、WLAN、藍芽（Bluetooth)及超寬頻（UWB)。 圖1為根據如所展示之本發明之實施例之無線通信裝置 1〇的方塊圖。無線通信裝置10包括連接至1117前端14之射頻 (RF)天線12。RF前端14將傳輸及接收號路徑分離， 且提供放大及信號分配。在收發器2〇與1^前端14之間傳遞 145144.doc 201037982 用於傳輪之RF信號ΤΧ—RF及用於接收之RF信號RX_RF。 收發器20經組態以將RX_RF信號自RF降頻轉換至用於由 處理器70(其可為基頻數據機或其類似物）進行基頻“卩解調 變之信號。收發器20經類似組態以使用基頻I/Q調變而將 來自處理器70之信號增頻轉換至TX_RF信號。待自基頻 I/Q調變增頻轉換及待降頻轉換至基頻I/Q調變之信號被展 示為連接於收發器20與處理器70之間。 記憶體75儲存處理器程式及資料，且可經實施為單一積 體電路（1C)(如所展示）。 處理器70經組態以解調變傳入之基頻接收丨/Q信號、編 碼且調變基頻傳輸I/Q信號’且執行來自儲存器（諸如，記 憶體75)的應用程式以處理資料或發送資料及命令以啟用 各種電路區塊（皆以已知方式）。 另外’處理器70經由資料匯流排、串列匯流排或專用信 號集合而產生至收發器20之控制信號。該等控制信號可包 括（例如）接通及關斷收發器20 '量測所接收之信號強度、 設定傳輸RF信號功率或接收信號路徑增益、改變RF頻 道、偵測接收器信號干擾信號，及在高功率模式與省電模 式之間切換傳輸/接收信號區塊。 處理器70亦經組態以讀取收發器20之狀態，且同時亦自 收發器20接收一或多個中斷信號（未圖示）。中斷信號係用 以在收發器與處理器70之間開始命令及演算法。 應瞭解，熟習此項技術者熟知並理解處理器70、收發器 20及記憶體75之一般操作，且實施相關聯之功能的各種方 145144.doc 201037982 式（包括跨越幾個積體電路（1C)或甚至在單一 1C内提供或組 合功能）亦為熟知的。 圖1之處理器70、收發器20、記憶體75及RF前端14通常 . 需要DC電源供應器來操作。習知地，自通用DC電源60提 . 供DC電力。DC電源60可由外部DC電源供應器61a(輸出電 壓經標記為VEXT)或電池組61 b(輸出電壓經標記為VBAT) 組成。來自DC電源供應器61a之輸出電壓VEXT或來自電 池組61b之輸出電壓VBAT將供應電壓驅動至切換電壓調節 ❹ 器40中。切換電壓調節器40經組態以將VEXT或VB AT之供 應電壓轉換至用於向處理器70(BB_VDD)、收發器 20(TCVR_VDD)、記憶體 75(MEM_VDD)及 RF 前端 14(PA—VDD及VBIAS)中之每一者供電之個別供應電壓。 切換電壓調節器40亦可按需要將供應電壓提供至其他區塊 (未圖示）。 切換電壓調節器40經組態以藉由在切換器頻率（在下文 Q 中「Fsw」）下閉合及斷開（toggle on/off)與能量儲存裝置 (電感器或電容器）結合之一或多個開關而在較高輸入電壓 與較低輸出電壓之間轉換以在較高輸入電壓與較低輸出電 - 壓之間傳送能量。 . 在一態樣中，處理器70取決於收發器20之一或多個條件 而控制切換電壓調節器40之切換器頻率Fsw。如先前在本 發明之背景中所描述，切換電壓調節器40可能干擾收發器 20的操作。 收發器20之條件包括具有相關聯之接收信號頻寬之操作 145144.doc 201037982 模式（CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDMA、 GPS··.)、操作頻帶（US蜂巢式、US PCS、IMT..·)及接收干 優憤測電路（存在之干擾信號、干擾信號功率位準，及自 所要接收信號之干擾信號頻率偏移）。 在無線通信裝置1 〇内，切換電壓調節器4〇、收發器2〇及 處理器70共用一參考時脈振盪器8〇。參考時脈振盪器8〇產 生參考時脈頻率信號REF—CLK，如將在隨後圖2、圖3及圖 6中所示。 自功能或電路設計角度而言，RF前端14、收發器2〇、切 換電壓調節器4〇、處理器7〇、記憶體75及參考時脈振盪器 8〇可在適當時駐留於共同矽上、共同封裝基板上之單獨矽 上、作為單獨經封裝之裝置，或其組合。 圖2為根據如所展示之本發明之實施例之圖1之射頻 收發器（收發器20)的方塊圖。收發器2〇包括傳輸信號處理 區塊22、接收信號處理區塊24、RF本端振盪器（rf l⑺產 生區塊28，及控制及狀態區塊26。控制及狀態區塊％與處 理器70之間往來提供包括干擾信號㈣信號之數位控制邏 輯。來自參考時脈振盪器8〇2REF—CLK饋入至rf 產生 區塊2 8中。 雖然收發ϋ 2G僅被展示為具# —個傳輸及接收信號處理 區塊’但亦可存在具有多個接收區塊、多個傳輸區塊，或 任何數目之可能的傳輸及接收錢處理區塊㈣之任何組 合的收發H2G。舉例而言，傳輸信號處理器區塊”及接收 信號處理區塊24經展示為單獨功能區塊，但在半雙工無線 145144.doc -10· 201037982 電裝置模式中可在某種程度上組合。類似地，雖然將RF LO產生區塊28邏輯地展示為安置於傳輸信號處理區塊22 與接收信號處理區塊24之間的單獨共同區塊，但也涵蓋其 他組恶。可在不脫離本文中所描述之較佳實施例之範疇的 情況下類似地重新組態控制及狀態區塊26。 圖3為根據如所展示之本發明之實施例之圖2之射頻（RF) 本端振盪器（LO)產生區塊28的圖。RF l〇產生區塊28包括 〇 —RX LO產生區塊29及一 τχ LO產生區塊37。rx [ο產生 區塊29包括一包含一 RF pLL&迴路濾波器之頻道選擇調諧 區塊3 1。頻道選擇調諸區塊3 1比較來自參考時脈振盈器8 〇 之REF—CLK與來自rf VCO 33之輸出信號RX_VCO以將叩 • VCO 33鎖定至所要頻率。來自頻道選擇調諧區塊31之輸 ，出Vt為用於調—RF vc〇 33之輸出之頻率的 類比控制信號。 輸出信號RX_VCO由LO產生區塊35進一步處理且經頻率 〇 轉換至所要接收好頻道頻率RX—LO。可使用頻率除法 益、混頻器、開關或所有三種類型元件之組合來實施[〇 產生區塊35，以在信號RX—¥0〇與尺\立〇之間產生各種頻 - 率倍增（frequency multiplication)或頻率除比率（frequency division mio)。在特定操作頻帶（us蜂巢式、us_pcs、 IMT、GPS等等）中rx_l〇信號頻率等於所要RX RF頻道頻 率。RX_L〇k號連接至圖2之接收信號處理區塊24。 為簡溧起見而未展示TX L0產生3 7之等效區塊。應容易 理解，如針對RX LO產生區塊29所展示之類似區塊可用於 145144.doc -11 - 201037982 TX LO產生區塊37，且可利用與rX與τχ兩者或僅RX之多 個信號處理區塊所需一樣多的LO產生區塊。 圖4為根據如所展示之本發明之實施例之圖3之射頻電壓 控制振盪器RF VCO 33的示意圖。rf VCO 33包括一固定 電感器Lvco 43’其與兩個可變電抗器元件41(VCAP1及 VCAP2)並聯以使輸出信號RX—VCO之頻率移位（shift)。此 頻率（以孤度/秒為單位）等於I 1 —，其中Cvcflp為兩個 y Lvco * Cvcap 可變電抗器元件41(VCAP1及VCAP2)之總電容。藉由調節 來自頻道選擇調諧區塊31之輸出Vt(其跨越VCAP1及 VCAP2輸入）而變化總電容而達成頻率調諧。接著將RF VCO 33之輸出RX_VC〇輸入回至頻道選擇調諧區塊31及至 LO產生區塊35中，如圖3所示。 可跨越與RX與TX兩者之多個路徑所需一樣多的rf VCO 而應用圖4所示之電路。或者，只要不需要在多個頻帶中 之同時操作’一個RF VCO可涵蓋多個模式及操作頻帶。 已知可使RF VCO之輸出頻率移位，但在功能上係等效的 其他電路拓撲。 圖5為根據如所展示之本發明之實施例的圖4之rf VCO 輸出頻率對調讀電壓（Vt)的圖形說明。在此實例設計中， RF VCO 33之頻率調諧範圍係由處於〇伏特與〇.7伏特dc之 間的調諧電壓Vt連續地調節。可藉由改變電路拓撲及元件 值而變更Vt s周譜斜率（tuning si〇pe)(Kv=MHz/V)及絕對頻 率調諧範圍’但在功能上係等效的。 如在圖5中顯而易見，％調諧斜率（Kv=MHz/V)係極大的 145144.doc 201037982 (大約KV=5,000 MHz/V)。作為大Vt調諧斜率的結果，RF VCO 33極易受調諧電壓Vt上之雜訊影響。舉例而言，若 在2 MHz(Fsw)下之1 uV(—伏特之百萬分之一）之正弦漣波 耦合至具有0.2 V DC調諧電壓之Vt上，則RF VCO 33之輸 出將由為2.57 GHz之基本頻率（如在曲線圖中針對Vt=0_2 V DC所示）及每隔2 MHz間隔開的頻譜分量（假性含量）構成。 可使用用於RF VCO 33之頻率調變（FM)之貝塞爾函數 (Bessel function) Jn(p)來計算假性含量之相對振幅，其中η 等於切換電壓調節器40之切換器頻率Fsw之諧波指數（1、 2、3..·)且β為調變指數（β=Κν *漣波/Fsw)。對於Kv=5000 MHz/V、電壓漣波=1 uV及Fsw=2 MHz之值而言，自RF VCO基本頻率偏移2 MHz的第一頻譜分量（n=l)將為-58 dBc。 隨著更多電壓漣波耦合至Vt上，在RF VCO 33輸出上量 測到之假性含量之振幅之相對振幅亦將增加。如將隨後在 圖7及圖8中所展示，此假性含量可在不同的操作條件下使 收發器20的無線電效能降級。 圖6為根據圖1之較佳實施例之切換電壓調節器40的示意 圖。切換電壓調節器40包括一來自圖1之電源61b之電壓源 輸入VBAT ;及圖1之針對收發器20之電壓輸出TCVR_ VDD、針對RF前端14之電壓輸出PA_VDD及VBIAS、針對 處理器70之電壓輸出BB_VDD及針對記憶體75之電壓輸出 MEM—VDD。若替代輸入電壓VEXT由圖1中之切換器40或 處理器70選擇，則亦可使用替代輸入電壓VEXT。若需要 145144.doc -13- 201037982 不同的供應電壓，則可藉由額外切換電壓調節器單獨產生 諸如 PA_VDD、VBIAS、BB_VDD及 MEM_VDD之個別輸出 電壓。 在切換電壓調節器40輸入與輸出，VEXT與TCVR_ VDD(連同 PA_VDD、VBIAS、BB_VDD 及 MEM_VDD)之間 分別為開關61 a及6lb連同切換電壓調節器控制器63、可程 式化時脈除法器64、串聯電感器Lsw 65及分路濾波電容器 Csw 67。 切換電壓調節器控制器63基於參考電壓產生器62輸出電 壓將輸出電壓 TCVR_VDD(連同 PA_VDD、VBIAS、BB— VDD及MEM_VDD)與可程式化電壓設定值比較，且調節81 及S2之工作循環使得輸出電壓TCVR_VDD(連同PA_VDD、 VBIAS、BB_VDD 及 MEM—VDD)收斂（converge)至該經程 式化之電壓設定值。經程式化之電壓設定值係由處理器7〇 s史疋或可經硬體組態為切換電壓調節器4 〇内部之固定值。 至切換電壓調節器控制器63之切換器頻率Fsw係由用於可 程式化時脈除法器64之切換器頻率設定值設定。 可紅式化時脈除法器64可為在REF-CLK(在此實例中來 自參考時脈振盪器8〇)與用以控制開關61a及61b之切換器 頻率Fsw之間的整數頻率除法器。在一實施例中， REF_CLK輸出頻率為19 2 MHz，且取決於隨後在圖9中所 示之私序可程式化時脈除法器64設定在3個不同的頻率 設定值之間（除以6、7或8)。 切換電壓調節器4G經由供應電壓TCVR—VDD而直接耗接 145144.doc • 14- 201037982 至收發器20，如圖1及圖6所示。切換電壓調節器40之切換 器頻率Fsw可干擾收發器20之效能。該干擾呈現為 TCVR—VDD上之電壓漣波。該電壓漣波係由離散頻率分量 構成。每一頻率分量為切換電壓調節器40之切換器頻率 Fsw之諧波。每一諧波之功率位準取決於以下各項：⑴切 換電壓調節器40之切換器頻率Fsw之工作循環；（ii)輸出電 壓TCVR—VDD之電容性濾波的程度；以及（iii)在TCVR_ VDD與收發器20内之敏感電路之間的耦接之方法。 如先前參考圖5所提及，收發器20内之最敏感的電路中 之一者為RF VCO 33。切換電壓調節器40之輸出處之電壓 漣波可與RF VCO 3 3之調諧電壓Vt組合以在等於切換電壓 調節器40之切換器頻率Fsw之諧波的頻率偏移處產生對RF VCO 33輸出RX—VCO之頻率調變（FM)。 切換電壓調節器40(直接或耦接至RF VCO 33)之切換器 頻率Fsw可在特定操作條件下干擾無線通信裝置1 0之效 能。現將針對不同操作條件描述根據本發明之較佳實施例 的用於可調節地選擇用於圖1及圖6中所示之切換電壓調節 器40之操作切換器頻率的技術。 在切換電壓調節器40為圖1之無線通信裝置10之一部分 的狀況下，第一操作條件係基於當前操作技術模式 (GSM、CDMA、WCDMA等等）。每一技術模式已與先前經 判定之RF頻道頻寬（Fch)相關聯。對於GSM而言，RF頻道 頻寬（Fch_gsm)為200 kHz。對於CDMA而言，RF頻道頻寬 (Fch_cdma)為1.23 MHz。對於WCDMA而言，RF頻道頻寬 145144.doc -15- 201037982 (Fch—wcdma)為 3.84 MHz，等等。 在本文中之一態樣中，與給定技術模式相關聯之切換電 壓調節器40之切換器頻率Fsw被調節，使得Fsw大於RF頻 道頻寬之一半（Fsw>Fch/2)。此切換器頻率調節減小或消除 了切換器電壓調節器40對收發器20之干擾，使之不出現在 基頻類比接收信號（圖2中之RX_I_FILT及RX—Q_FILT)及傳 輸信號（圖2之TX_I、TX_Q)上。 在無線通信裝置1 〇在全雙工模式中操作的狀況下，將切 換電壓調節器40之切換器頻率設定成高於RF頻道頻寬的一 半（Fsw>Fch/2)在減輕干擾方面尤其有用。全雙工模式之一 個實例為在傳輸RF頻道（在Ftx處）與接收RF頻道（在Frx處） 之間的頻率分離等於D(D=Frx-Ftx)且傳輸RF頻道與接收RF 頻道兩者在同一時刻起作用的情況。基於與無線通信裝置 1 0相關聯之操作頻帶而設定D。在單一頻帶無線通信裝置 1 0中，RF操作頻帶僅包括彼技術模式所關注的一個頻帶 (US蜂巢式、US PCS、IMT頻帶中之CDMA，等等）。在多 頻帶無線通信裝置1〇(例如，US蜂巢式、US PCS及/或 CDMA(IMT)能力）的狀況下，操作頻帶為若干可能的頻帶 中之一者。對於US蜂巢式而言，D=45 MHz。對於US PCS 而言，D=80 MHz。對於IMT頻帶中之CDMA而言，D= 190 MHz，等等。 在理想情況下，傳輸RF頻道（在Ftx處）必須不與假性含 量（來自切換電壓調節器40)混合，因為其可在接收RF頻道 頻率處（在Frx處）產生干擾。事實上，切換電壓調節器40之 145144.doc • 16- 201037982 切換器頻率Fsw必須不落在使得D-Fch<N*Fsw<D+Fch之頻 率範圍内，其中N*Fsw為至D之最近的整數切換器頻率諧 波。藉由根據本文中之一態樣選擇切換器頻率，來自切換 - 电麼調卽器4 〇之對傳輸RF頻道及接收RF頻道中之任一者 的干擾得以減輕。 圖7為根據如所展示之本發明之實施例之圖2中的接收信 號處理區塊24的方塊圖。接收信號處理區塊24包括rx犯 ◎ I/Q降頻轉換器55、一對基頻類比低通濾波器57&及5几， 及干擾積測區塊59。替代實施例可包括低雜訊放大器、 慮波、多RF頻帶及各種形式之增益控制電路。 在使用I/Q降頻轉換器55内之直接轉換（rF至基頻μ/Q混 頻器而降頻轉換來自（圖1之）RF前端區塊14之RX_RF信號 .之前，該接收RF信號以及RX頻帶外干擾饋入至I/Q降頻轉 換器55中。I/Q降頻轉換器55之輸出RX—IARX—Q在於類比 域（在收發杰20或處理|§ 70上）或數位域（在藉由收發器或 〇 處理器70上之類比至數位轉換器進行轉換之後）中之任一 者中文到進一步處理之前由低通濾波器57a及57b濾波。雖 然未在圖7中展示，但低通濾波器57a及57b可包括固定或 -可變增益，以在處理器70中之類比至數位轉換之前調節 RX—I-FILT及 RX_Q_FILT 的振幅。 干擾偵測電路59發送干擾信號偵測信號，在干擾信號 (其為自選定接收頻道的頻率偏移）存在時，干擾信號偵測 L號之值被傳達至處理器70。干擾偵測電路59可在類比低 通濾波l§ 57a及/或57b之前或之後在基頻類比域中進行量 145144.doc 17 201037982 測以偵測在頻率上自RX—；[及RX —Q信號偏移之干擾信號的 存在。或者’干擾偵測區塊59可在處理器7〇中於數位域中 實施或分開在收發器20與處理器70之間。 在RX 一 RF信號路徑中之在自所要接收道之一或兩個 不同頻率偏移處之一或兩個干擾信號的存在可在與存在於 (圖2至圖4之）RX—VCO及RF_L〇信號上之假性含量混合時 干擾所要RF頻道。此非所要之混合產物可落於在基頻接收 信號路徑（圖 7之 RX_I、rx_q、RX_IFILT^RX—Q—FILT) 處所量測之接收信號頻寬内。 在本文中之另一態樣中，設定切換電壓調節器4〇之切換 器頻率，以便在基頻接收信號路徑中存在超過預定義及可 偵測臨限值的一或多個干擾信號時在基頻接收信號路徑中 減輕此干擾。可圖形地說明作用於如上文結合圖2及圖7所 描述之接收信號處理區塊24之假性含量問題。 圖8為根據如所展示之本發明之實施例之針對圖1至圖7 的展示在干擾信號存在的情況下來自切換電壓調節器之干 擾對（i)RF_L〇輸出、（Π)傳輸rf頻道沒漏及（出）接收器效 能的影響的圖形說明。說明90包括經放大/經遽波之 RX_RF 號輸入，其中Frx處之接收信號、Ftx處之傳輸信 號洩漏及Fjl處之干擾信號（來自圖7之區塊53)作為至（圖7 之）I/Q降頻轉換器55之輸入。說明90亦包括rX—L〇信號（來 自圖3之區塊35) ’其中在對應於N*Fsw(其中N=_2、」、 + 1、+2、+3及+4)之頻率偏移處的切換器頻率假性含量作 為至（圖7之）I/Q降頻轉換器55之第二輸入。說明9〇亦包括 145144.doc -18- 201037982

來自圖7之Ι/Q降頻轉換器55之同相或I降頻轉換器之RX__I 信號。 所說明之RX_I信號在Ι/Q降頻轉換器55基頻輸出處展示 RX_RF與RX—LO輸入信號之混合產物。RX—I信號路徑中 之所要接收基頻頻道RX_BB以DC為中心。在高於RX_BB 信號頻寬之頻率處，存在在J1頻率處之干擾信號及在Dtx 頻率處之TX信號洩漏之偏移處的頻譜分量。另外，存在 0 落於接收頻道RX_BB内之假性含量，特定言之，ji_3*Fsw 及Dtx-N*Fsw(其中N為整數，N*Fsw為切換電壓調節器4〇 之切換器頻率之諧波）。在將RX—BB信號解調變之前無法 濾、波或移除在接收頻道頻寬内之假性含量，且該假性含量 干擾由處理器70進行之適當rx_bb解調變。 • 取決於在TX頻率與RX頻率之間的頻帶偏移（D)、切換電 壓凋節器40之切換器頻率（FSW)及偏移干擾信號頻率（在此 例子中之J1)，可能存在如在Ι/Q降頻轉換器55之基頻輸出 Ο 處或RX-Q)所量測的多個接收信號處理干擾源。藉 由調節切換電壓調節器40之切換器頻率Fsw，可針對不同 操作條件表小化接收信號處理干擾（如下文更詳細解釋）。 •圖9為根據一較佳實施例之利用切換電壓調節器控制器 來選擇用於切換電壓調節器之切換器頻率之程序的操作流 程圖。操作流程圖100以處理器70識別當前操作條件（例 如，當前操作頻帶、操作模式及/或干優信號偵測值）開始 (區塊101)。處理器70接著在當前操作條件的基礎上產生切 換益頻率設定值（區塊103)。可程式化時脈除法器64接收且 145144.doc 19 201037982 處理與參考頻率時脈信號ref—clk組合之切換器頻率設定 值，且產生所要切換頻率（區塊1〇5)。切換電壓調節器控制 器〇自可程式化時脈除法器64接收切換頻率、（例如）自處 理态70接收電壓設定值，且自參考電壓調節器a接收信 號’以產生開關信號(區塊1〇7)。該等開關信號係用以雙態 觸發具有調節切換電屢調節器4〇之輸出電屬之效應的開關 (61a 61b)(區塊1()9)。在任何時候，若當前操作條件改 變，則操作流程圖100可重新開始（返回至區塊l〇i)。下文 中進一步描述針對多頻帶CDMA無線通信裝置之更特定操 作流程圖。 圖10為根據一較佳實施例之在用於CDMA模式之不同操 作頻帶中選擇用於切換電壓調節器之最佳切換器頻率F s W 之程序的操作流程圖。操作流程圖2〇〇以開始區塊（區塊 201)開始，後續接著針對待使用之特定操作頻帶而將收發 器20内之一或多個暫存器程式化（區塊2〇3)。一旦判定操作 頻帶，則將切換電壓調節器4〇中之可程式化時脈除法器“ :定成三個不同值6、7或8中之一者，使得切換電壓調節 器4〇之切換器頻率（Fsw)基於為19.2 MHz之參考時脈頻率 k 5虎 REF—CLK 而等於 2.4 MHz(CDMA PCS 頻帶）、2.74 MHZ(CDMA450/800頻帶）或 3 2 MHz(CDMA 謝頻帶）（區 塊205)。 基於多個參數計算切換器頻率Fsw。第一準則為所要頻 迢頻寬（對於CDMA，Fch=1.23 MHz)。Fsw必須大於Fch的 一半以確保切換雜訊不會直接耦合至如圖丨、圖2、圖7及 145I44.doc 20- 201037982 圖8所示之基頻I/Q類比信號中。以下之表1展示用於不同 操作模式之Fch。可包括額外操作模式。將操作流程圖2〇〇 簡化成一種操作模式CDMA。額外準則將要求在接收器輸 入處存在傳輸信號洩漏及/或干擾載頻調時將切換器頻率 Fsw調節至更高值。 GSM/EDGE 200 kHz CDMA 1.23 MHz UMTS 3.92 MHz 表1.實例操作模式及頻道頻寬（Fch) 第一準則為傳輸RF頻道茂漏（在諸如CDMA之全雙工系 統中）不破壞接收RF頻道。如先前所描述，RF LO產生區 塊28將被來自切換電壓調節器4〇之切換器頻率電壓漣波及 對應之諧波頻率污染。若切換器頻率諧波處於接近於傳輸 RF頻道與接收rf頻道之間的頻率分離之頻率偏移處，則 特定切換器諧波將在I/Q降頻轉換器55處與傳輸rF頻道洩 漏混合（在切換器頻率電壓漣波已耦合至RF VCO 33(RX VCO與RX_L〇信號）中之後）’且產生接收信號處理干擾。 同樣地，切換器頻率電壓漣波及對應之諧波頻率可在ΤΧ LO產生區塊37内耦合至RF VCO且在收發器20之傳輸信號 處理區塊22之輸出中產生假性含量。此傳輸假性含量可落 在接收RF頻道内且產生接收rf頻道干擾。 以下在表2中展示針對不同操作頻帶之接收rF頻道與傳 輸RF頻道的分離。藉由確保Fsw滿足方程式|N*Fsw_D卜 Fch/2(其中N為整數）’切換器頻率諸波將不直接耦合至如 145144.doc -21 - 201037982 圖7至圖8所示之接收基頻Ι/Q類比信號RX_I及/或RX_Q 中。為了滿足以上方程式，Fsw亦必須大於Fch(而非 Fch/2)。 R.\-「X分郄 1) CDMA450 10 MHz US蜂巢式 45 MHz USPCS 80 MHz IMT 190 MHz 表2.實例操作頻帶及RX-TX頻道分離（D) 第三準則係基於在頻率上接近於所要接收RF頻道之干擾 信號干擾的存在。基本切換器頻率（耦合至RF VCO 33上） 可與偏移干擾載頻調（圖8之在RF處之FJ1、在基頻處之J1) 混合而在接收基頻頻道頻寬（圖8之RX_BB)内產生無法濾 除或消除之干擾。可應用針對不同操作頻帶及模式之接收 信號處理區塊24干擾規格（jamming specification)，使得無 線裝置符合公開之最小效能標準。在CDMA之狀況下，如 以下表3中按以下操作頻帶指定自所要RX RF頻道之干擾 信號頻率偏移（對於單載頻調測試為Π偏移或對於雙載頻 調測試為J1+J2偏移）。 CDMA頻帶 J1頻率偏移 J2頻率偏移 CDMA450 900 kHz 1.7 MHz US蜂巢式 900 kHz 1.7 MHz US PCS 1.25 MHz 2.05 MHz IMT 2.5 MHz 4.9 MHz 表3.針對不同CDMA操作頻帶之干擾偏移（J1或J1+J2) 假定接收信號處理區塊24具有（圖7之）干擾偵測電路 59，則可調節切換器頻率使得Fsw>(Jl或J2)+Fch/2。取決 145144.doc -22- 201037982 於所允許之最大切換器頻率，可針對以上Fsw公式自表3選 擇Π或J2頻率偏移。若不存在滿足第二或第三準則兩者之 切換器頻率’則干擾信號干擾之存在比Τχ信號洩漏（第二 準則）更為優先》 應用該三個約束’同時假定將19·2 MHz時脈頻率信號 REF-CLK輸入至（圖6之）可程式化時脈除法器64，則可針 對CDMA模式中之多個操作條件計算最佳切換器頻率Fsw 且將其如以下表4中所示而儲存。2_4 MHz係藉由將19 2 MHz除以8而產生；2.74 MHz係藉由將19.2 MHz除以7而產 生；且3.2 MHz係藉由將19.2 MHz除以6而產生。在一實施 例中針對具有干擾信號及不具有干擾信號之不同CDMA 頻帶選擇為6、7及8之切換器頻率值。 GDMA頻帶: CDMA450 卡擾信圓 2.74 MHz 具#千擾信it. 2.74 MHz _ 嘵頻_率值:-.:¾ 7 US蜂巢式 2.74 MHz 2.74 MHz 7 USPCS 2.4 MHz 2.74 MHz 8(不具有干擾信號） 7(具有干擾信號） _ IMT 3.2 MHz 3.2 MHz 6 表4.針對具有干擾信號干擾及不具有干擾信號干擾之不 同CDMA操作頻帶之切換頻率Fsw 一旦將Fsw程式化，則干擾偵測電路59經輪詢或用作中 斷（區塊1 07)。當在CDMA-PCS模式中干擾信號偵測信號有 效（高邏輯位準）(根據表4)時，藉由將切換器頻率值自8改 變至7而將切換器頻率（Fsw)自2 4 改變至m mHz(區 塊1 〇\)。一旦干擾信號不再存在，則干擾信號偵測轉變至 低邏輯位準，且藉由將切換器頻率值改變至8，切換器頻 145144.doc -23- 201037982 率（Fsw)將改變回至2 4 MHz(重複區塊1〇5)且干擾偵測電路 59將繼續監視（區塊1〇7，等等）。可取決於可用參考時脈頻 率信號REF一CLK及可程式化時脈除法器64之除法器比率而 使用其他切換器頻率，以使得最佳地滿足三個準則。 热習此項技術者應理解，可使用各種不同的技術中之任 一者來表示信號。舉例而言，可貫穿以上描述而參考之資 料、指令、信號可由電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子 或其任何組合來表示。 熟習此項技術者應進一步瞭解，結合本文中之揭示内容 而描述之各種說明性射頻或類比電路區塊在執行與本發明 中所描述功能相同的功能時，可在各種不同電路拓撲中、 在一或多個積體電路上，與邏輯電路及系統分離或與邏輯 電路及系統組合而實施。 热習此項技術者應進一步瞭解，結合本文中之揭示内容 而描述之各種說明性邏輯區塊、模組、電路及演算法步驟 可經實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。為了清楚 地說明硬體及軟體之此可互換性，各種說明性組件、區 塊、杈組、電路及步驟已在上文大體按其功能性予以描 述。忒功能性經實施為硬體還是軟體取決於特定應用及強 加於整個系統上之設計約束。熟習此項技術者可針對每一 特定應用以變化之方式來實施所描述之功能性，但該等實 施決策不應被解釋為引起脫離本發明之範疇。 可藉由通用處理器、數位信號處理器（DSP)、特殊應用 積體電路（ASIC)、場可程式化閘陣列（FPGA)或其他可程式 145144.doc -24 - 201037982 化邏輯裝置、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或其經 =執行本文中所摇述之功能的任何組合來實施或執行 、： '文中之揭不内容而描述的各種說明性邏輯區塊、模 、、且及電路。通用處理器可為微處理器’但在 r可為任何習知處理器、控制器、微控制 亦：將處理器實施為計算裝置之組合，例如，⑽二 Ο Ο =之組合、複數個微處理器、結合Dsp核心之—或多個 Μ處理器，或任何其他此組態。 :合本文中之揭示内容而描述的方法或演算法之步驟可 直接以硬體、以由處理器執行之軟體模組或以兩者之組合 體現二軟體模組可駐留於RAM記憶體、快閃記憶體、 ROM記憶體、EpRQm&憶體、EEpRQM記憶體、暫存器、 =碟、抽取式磁碟、CD_職，或此項技術中已知之任何 1形式的儲存媒射。心性儲存媒_接至處理器， 可自儲存媒體讀取資訊及將資訊寫入至儲存媒 ".彳財，儲存㈣可與處判成-體。處理及 :存:::駐留於中™留於使用者終端： :於：替代例中，處理器及儲存媒體可作為離 留於使用者終端機令。 作=!明之先前描述以使任何熟習此項技術者能夠製 乍或使用本發明。對於熟習此項技術者而言，對本發明之 改將為容易顯而易見的’且可在不脫離本發明之範 π、月况下將本文中所定義之—般原理應用於其他變化。 因此’本發明不意欲限於本文中所描述之實例及設計，而 145144.doc 201037982 應符合與本文尹所揭示之原理及新穎特徵一致的最廣範 疇。 ” 【圖式簡單說明】 圖1為無線通信裝置之方塊圖； 圖2為射頻（RJP)收發器之方塊圖； 圖3為射頻（RF)本端震盪器（L0)產生區塊之圖； 圖4為射頻電壓控制振盪器之示意圖； 圖5為RF VCO輸出頻率對RF vc_諧電麼（ν〇的圖形說 圖6為根據較佳實施例之切換電麼調節器的方塊圖； 圖7展示圖2之接收信號處理區塊的方塊圖； 。。圖8為展示在存在干擾信號的情況下來自切換電壓調節 。器之干擾對⑴RF LO輸出、⑻傳_頻道茂漏及㈣接收 器效能之影響的圖形說明； 圖9為根據一較佳實施例之利用切換電壓調節器控制器 來選擇❹切換電壓調節器之切換器頻率之程序的操作流 程圖，及 圖10為根據一較佳實施例之在針對CDMA模式之不同摔 作頻帶中選擇用於切換電壓調節器之最佳切換器頻率Fsw 之程序的操作流程圖。 為了便於理解，在可能的情況下已使用相同參考數字來 表I圖式2有之相同元件，只是在適當時可能添加了字 尾來區分遠等元件。諸π 圖中之衫像出於說明性目的而被簡 化，且未必按比例描緣。 145144.doc -26- 201037982 附加之圖式說明本發明之例示性組態，且因而 視為限制本發明之料，本發明之範4可容許其他同等= 效的組態°相應地’已預期，在無進-步敍述的情況下— 些組態之特徵可有益地併入於其他組態中。 【主要元件符號說明】

Ο 10 無線通信裝置 12 射頻（RF)天線 14 RF前端 20 射頻（RF)收發器 22 傳輸信號處理區塊/傳輸信號處理 區塊 24 接收信號處理區塊 26 控制及狀態區塊 28 射頻（RF)本端振盪器（l〇)產生區塊 29 RX LO產生區塊 31 頻道選擇調諧區塊 33 射頻電壓控制振盪器RF VCO 35 LO產生區塊 37 TX LO產生區塊 40 切換電壓調節器/切換器 41 可變電抗器元件 43 固定電感器Lvco 55 RX RF I/Q降頻轉換器 57a 基頻類比低通濾波器 145144.doc -27- 201037982 57b 基頻類比低通濾波器 59 干擾偵測電路 60 通用DC電源 61a 外部DC電源供應器（圖1)/開關（圖6) 61b 電池組（圖1)/開關（圖6) 62 參考電壓產生器/參考電壓調節器 63 切換電壓調節器控制器 64 可程式化時脈除法器 65 串聯電感器Lsw 67 分路濾波電容器C s w 70 處理器 75 記憶體 80 參考時脈振盪器 90 說明 100 操作流程圖 200 操作流程圖 BB_VDD 供應電壓 MEM_VDD 供應電壓 PA_VDD 供應電壓 REF_CLK 參考時脈頻率信號 RX_I_FILT 基頻類比接收信號 RX_LO RF頻道頻率 RX_Q_FILT 基頻類比接收信號 RX RF 用於接收之RF信號 145144.doc -28 - 201037982

RX_VCO 輸出信號 TCVR_VDD 供應電壓 TX_I 傳輸信號 TX—Q 傳輸信號 TX_RF 用於傳輸之RF信號 VBAT 輸出電壓 VBIAS 供應電壓 VEXT 輸出電壓 Vt 調諧電壓

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Claims (1)

1. 201037982 七 、申請專利範圍： 1.-種包括用於產生一 置，其包含： 電壓之一切換電壓調節器之裝 可私式化時脈除法琴， 號及代表至少:回應於—參考時脈頻率信 而彦4 田呆乍條件之一切換器頻率执定信 而產生—切換器頻率；及 茨早叹疋值， 一切換電壓調節器控 Ο 〇 -參考電屬，… 盗，其回應於該切換器頻率及 电壓，而凋卽該輪出電壓。 2.如請求項1之穿w， 基於_接 "该切換器頻率設定值係部分地 就接收頻道頻寬。 3 ·如請求項1之奘罟 基於在全雙工操…切換器頻率設定值係部分地 之頻率八Γι、、式期間之一傳輸頻道與接收頻道間 千刀离隹^0" 〇 4.如請求項1 往 、 、置，”進一步包含用以產 偵測值之一 +撝站⑷而 干擾彳口现 +擾偵測電路，其中該切換器頻率設定值係 邛分地基於該干擾信號偵測值。 5·如 '求項4之裝置，其中該干擾信號该測值表示自該接 收頻道頻率偏移之干擾信號之存在。 回θ求項5之裝f ’其進一步包含一處理器，該處理器 。於該干擾仏號偵測值，而產生該切換器頻率設定 值。 7.如崎求項1之裝置，其中該裝置為一積體電路。 種用於產生一切換電壓調節器之一輸出電壓之積體電 路（1C)，其包含： 145144.doc 201037982 。57、程式化0¾•脈除法器，其回應於—參考時脈頻率信 ^戈表至少§則操作條件之一切換器頻率設定值， 而產生~切換器頻率；及 切換電壓調節器#岳丨丨哭 ^ 控制裔’其回應於該切換器頻率及 一參考電壓，而調節該輸出電壓。 9. 如請求項8之1C，其中續切搞吳诚古 r及切換盗頻率設定值係部分地基 於一接收頻道頻寬。 10·如請求項8之1C，其中續切揸吳站方 r «亥切換器頻率設定值係部分地基 於在全雙工操作模式期一 得輸頻道與接收頻道間之 頻率分離量。 11·如請求項8之1(：，其進一 7匕3用以產生—干擾信號偵 測值之一干擾偵測電路，盆 ，、T及切換器頻率設定值係另 外部分地基於該干擾信號偵測值。 1 2.如請求項丨丨之IC，直中 诚八中。玄干擾仏喊偵測值表示自該接收 頻迢頻率偏移之干擾信號之存在。 13. 如請求項12之10:，其進一步 処主态，該處理器回 應於該干擾信號谓測值，而產生該切換器頻率設定值。 14. -種用於產生一切換電壓調節器之一輸 其包含： 电魘之裝置， 回應於一參考時脈頻率信號及代表至 Λ 一 S别操作倏 件之一切換器頻率設定值而產生— 件；及 谀為頻率之構 回應於該切換器頻率及一參考電壓 之構件。 乃㈣輸出電壓 145144.doc 201037982 5· Π:4之裝置’其令該切換器頻率設定值係部分地 基於—接收頻道頻寬。 16:==之f置’其中該切換器頻率設定值係部分地 之頻皁^ 模式_之—傳輸㈣與接收頻道間 心頸率分離量。 17.如睛求項14之裝置，i 伯測值之構件，其令該步包含用於產生-干擾信號 Ο Ο A ^ ^ X刀、器頻率設定值係另外部分地 基於孩干擾信號偵測值。 18·如請求項17之|置，其中 收頻擾U偵測值表示自該接 須手偏移之干擾信號之存在。 19. 如請求項18之裝 1 洌值而產步包含回應於該干擾信號偵 測值而產生s亥切換器頻率設定值之構件。 20. 一種調節—切換電壓 含·· 〜铷出罨壓之方法，其包 識別一當前操作條件； ==操作條件的基礎上產生一切換器頻率設定； 值及-來式化時脈除法器’使用該切換器頻率設定 參考頻率時脈信號來產生-切換器頻率； 在至少該切換器頻率的基礎上使用+71说& 控制器來產生開關信號，1 刀換電壓調節器 接至該切換電壓調節器控制器之輪出之開 關以調即S亥輸出電壓。 21.=求=之方法’其中該切換器頻率設定值係部分地 基於一接收頻道頻寬。 145144.doc 201037982 2 2 ·如請求項2 0之方法，其中兮知始M & T °玄切換盗頻率設定值係部分地 基於在全雙工·!呆作模式期問夕 U間之一傳輸頻道與接收頻道間 之頻率分離量。 23. 如請求項20之方法，其谁_ ，、進步包含產生一干擾信號偵測 值，其中該切換器頻率吟宗估& p A 1S 千又疋值係另外部分地基於該干擾 信號偵測值。 24. 如請求項23之方法’其中哕+撂 /、Τ β干擾^旎偵測值表示自該接 收頻道頻率偏移之干擾信號之存在。 2 5 ·如晴求項2 4之方法，;隹 jk a 進一步包含回應於該干擾信號偵 測值而產生該切換器頻率設定值。 2 6. —種經組態以用於連同一干擾偵測電路及一切換電壓調 節器一起操作之處理器，其包含： 用於自該干擾偵測電路接收一干擾信號偵測值之構 件；及 回應於^干擾彳5號彳貞測值而產生一與至該切換電壓調 節器之一操作切換頻率相關聯的切換器頻率設定值之構 件。 11'種包括具有指令之一電腦可讀媒體之電腦程式產品， 該等指令用於使經組態以用於連同一干擾偵測電路及一 切換電壓調節器一起操作的一處理器進行以下操作： 自該干擾偵測電路接收一干擾信號偵測值；及 回應於該干擾信號偵測值及當前操作條件而產生一切 換器頻率設定值，以供該切換電壓調節器使用以調節一 與該切換電壓調節器相關聯之輸出電壓。 145144.doc