專利名稱：晶體振蕩器頻率校準(zhǔn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體振蕩器，且更明確地說，涉及用于估計晶體振蕩器的頻率的技術(shù)。
背景技術(shù)：
晶體振蕩器(XO)作為頻率源而用于通信裝置中。在典型的晶體振蕩器中，具有標(biāo) 稱諧振頻率的石英晶體耦合到產(chǎn)生具有標(biāo)稱輸出頻率的信號的振蕩器電路。實際上，晶體 的諧振頻率及電路的輸出頻率可歸因于例如溫度、老化、驅(qū)動電平及振動等因素而隨時間變化。在通信應(yīng)用中，頻率源通常需要滿足嚴(yán)格的準(zhǔn)確度要求，進而強制要求使用補償 方案以改進晶體振蕩器的頻率準(zhǔn)確度。本文所揭示的是用以估計晶體振蕩器頻率并解決晶 體振蕩器頻率隨溫度的變化的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面提供一種用于計算供在晶體振蕩器頻率的多項式逼近中使用的 系數(shù)的方法，多項式包含項cO'及系數(shù)Cl'乘以晶體振蕩器的測得溫度T，所述方法包含 測量第一溫度Tl及對應(yīng)振蕩器頻率Fm(Tl)；測量第二溫度T2及對應(yīng)振蕩器頻率Fm (T2)； 基于Fm(Tl)計算系數(shù)cO'；及基于Tl、T2、Fm(Tl)及Fm(T2)計算系數(shù)cl'。本發(fā)明的另一方面提供一種用于計算供在晶體振蕩器頻率的多項式逼近中使用 的系數(shù)的方法，多項式包含項cO'及系數(shù)cl'乘以晶體振蕩器的測得溫度T，所述方法包 含進入狀態(tài)FIELD0，在狀態(tài)FIELDO中的操作包含如果測得溫度T在第一溫度范圍內(nèi)，則 計算系數(shù)cO'；及進入狀態(tài)FIELDl，在狀態(tài)FIELDl中的操作包含如果測得溫度T在第二溫 度范圍內(nèi)，則計算系數(shù)cl'。本發(fā)明的又一方面提供一種用于計算供在晶體振蕩器頻率的多項式逼近中使用 的系數(shù)的設(shè)備，多項式包含項cO'及系數(shù)cl'乘以晶體振蕩器的測得溫度T，所述設(shè)備包 含溫度測量單元，其用于測量第一溫度Tl及第二溫度T2 ；頻率測量單元，其用于測量對應(yīng) 振蕩器頻率Fm(Tl)及Fm(T2)；及計算模塊，其用于基于Fm(Tl)計算系數(shù)cO‘，及用于基于 Tl、T2、Fm(Tl)及 Fm (T2)計算系數(shù) cl'。本發(fā)明的再一方面提供一種用于計算供在晶體振蕩器頻率的多項式逼近中使用 的系數(shù)的計算機程序產(chǎn)品，多項式包含項cO'及系數(shù)cl'乘以晶體振蕩器的測得溫度T， 所述產(chǎn)品包含計算機可讀媒體，其包含用于致使計算機測量第一溫度Tl及對應(yīng)振蕩器頻 率Fm(Tl)的代碼；用于致使計算機測量第二溫度T2及對應(yīng)振蕩器頻率Fm (T2)的代碼；用 于致使計算機基于Fm(Tl)計算系數(shù)cO'的代碼；及用于致使計算機基于Tl、T2、Fm(Tl)及 Fm(T2)計算系數(shù)cl'的代碼。本發(fā)明的又一方面提供一種用于計算供在晶體振蕩器頻率的多項式逼近中使用 的系數(shù)的設(shè)備，多項式包含項cO'及系數(shù)cl'乘以晶體振蕩器的測得溫度T，所述設(shè)備包 含用于進入狀態(tài)FIELDO的裝置，在狀態(tài)FIELDO中的操作包含如果測得溫度T在第一溫度范圍內(nèi)，則計算系數(shù)cO'；及用于進入狀態(tài)FIELDl的裝置，在狀態(tài)FIELDl中的操作包含如 果測得溫度T在第二溫度范圍內(nèi)，則計算系數(shù)cl'本發(fā)明的又一方面提供一種用于計算供在晶體振蕩器頻率的多項式逼近中使用 的系數(shù)的計算機程序產(chǎn)品，多項式包含項cO'及系數(shù)cl'乘以晶體振蕩器的測得溫度T， 所述產(chǎn)品包含計算機可讀媒體，其包含用于致使計算機進入狀態(tài)FIELDO的代碼，在狀態(tài) FIELDO中的操作包含如果測得溫度T在第一溫度范圍內(nèi)，則計算系數(shù)cO'；及用于致使計 算機進入狀態(tài)FIELDl的代碼，在狀態(tài)FIELDl中的操作包含如果測得溫度T在第二溫度范 圍內(nèi)，則計算系數(shù)cl'。


圖1展示晶體100耦合到振蕩器電路110以形成晶體振蕩器的框圖。圖IA繪制晶體的諧振頻率隨溫度及晶體切割角度的典型變化。圖2描繪根據(jù)本發(fā)明的用于估計系數(shù)c0、cl、c2、c3的步驟。圖2A描繪本發(fā)明的替代實施例。圖2B描繪用于測量接收器處的頻率偏移Fm(Tl)的技術(shù)的實施例。圖3A描繪由L1/2表示的cl'與c2'之間的線性關(guān)系。圖3B描繪可用以從cl'計算c3'的估計的cl'與c3'之間的類似線性關(guān)系。圖4展示用以重新調(diào)整從(例如)圖2中所描述的程序?qū)С龅慕?jīng)初始校準(zhǔn)的系數(shù) 集合的狀態(tài)機。圖5展示在狀態(tài)FIELDO期間執(zhí)行的操作的實施例。圖6展示在狀態(tài)FIELDl期間執(zhí)行的操作的實施例。圖7展示在狀態(tài)FIELD3期間執(zhí)行的操作的實施例。
具體實施例方式本文所揭示的是用以基于晶體振蕩器的測得溫度估計其頻率的技術(shù)。圖1展示晶體100耦合到振蕩器電路110以形成晶體振蕩器的框圖。晶體100的 溫度是由溫度傳感器120來測量的，溫度傳感器120產(chǎn)生測得溫度T。晶體振蕩器產(chǎn)生具有 標(biāo)稱參考頻率的輸出信號110a。在一實施例中，溫度T可為在晶體處本地測得的溫度。在替代實施例(未圖示) 中，可測量并提供對應(yīng)于振蕩器電路本地溫度的額外溫度Ttj以改進頻率估計，如下文進一 步描述。圖IA繪制晶體的諧振頻率隨溫度及晶體切割角度的典型變化。在現(xiàn)有技術(shù)中已 展示晶體溫度與晶體諧振頻率之間的關(guān)系可由多項式方程式如下逼近得出(方程式1)Fx (T) = a3 (T-T0) 3+a2 (T-T0) 2+al (T-T0)；其中T表示晶體溫度，Ttl表示固定參考溫度，F(xiàn)JT)表示在溫度T下晶體諧振 頻率相對于標(biāo)稱頻率Fxtl的偏移，且al、a2、a3為表征經(jīng)取樣的特定晶體的系數(shù)。通常， 系數(shù)al、a2、a3是由晶體的物理性質(zhì)確定的，所述物理性質(zhì)包括其切割角度。參見(例 如)阿瑟·巴拉托(Arthur Ballato)的“用于TCXO應(yīng)用的諧振器的頻率-溫度-負(fù)載 電容行為(Frequency-Temperature-Load Capacitance Behavior of Resonators forTCXOApplication) ”(IEEE 聲學(xué)與超聲學(xué)學(xué)報(IEEE Trans. Sonics and Ultrasonics)，第 SU-25卷，第4號，1978年7月)。當(dāng)如圖1中所示晶體100耦合到振蕩器電路110時，振蕩器輸出信號IlOa的頻率 可隨溫度如下變化(方程式2)F0 (T, T0) = c3 (T-T0) 3+c2 (T-T0) 2+c 1 (T-T0) 2+c0+cp (T0-T00)。在方程式2中，T表示晶體溫度，T0表示固定參考溫度，F(xiàn)0(T, T0)表示在溫度T下 信號IlOa的相對于參考頻率Ftxi的預(yù)測頻率偏移，T0表示振蕩器溫度，T00表示固定振蕩器 參考溫度，cO、cl、c2、c3為表征振蕩器輸出信號IlOa的對晶體溫度的頻率相依性的系數(shù)， 且cp為表征振蕩器輸出信號IlOa的對振蕩器溫度的頻率相依性的系數(shù)。系數(shù)cp可取決 于(例如)負(fù)載振蕩器電路的電容。在一實施例中，通過將由晶體供貨商所提供的晶體的標(biāo)稱F-T曲線與使用全負(fù)載 晶體振蕩器而測量的F-T曲線進行比較來導(dǎo)出系數(shù)cp?？呻x線(例如，在實驗室中)進行 所述測量?；蛘撸瑸榱藢?dǎo)出cp，晶體溫度可為固定的，而振蕩器溫度從第一溫度Tol變化到 第二溫度To2?？蓽y量對應(yīng)的振蕩器輸出頻率Fo (Tol)及Fo (Το2)。接著可如下估計系數(shù) cp (方程式2a)cp = [Fo (Tol) -Fo (To2) ] / (Tol_To2)。因為對于給定振蕩器設(shè)計，系數(shù)cp通常為固定的，所以僅需要執(zhí)行一次測量以估 計所述系數(shù)。所述估計可隨后用于晶體振蕩器的所有實施方案。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供用以根據(jù)方程式2使用測得溫度T及Ttj以及系數(shù)cO、 (31、(32、(3的估計來計算&(10的技術(shù)。圖2描繪根據(jù)本發(fā)明的用于估計系數(shù)cO、cl、c2、c3的步驟。在一實施例中，圖2 中描繪的步驟可在工廠中執(zhí)行。在步驟200處，從存儲器加載cO、cl、c2、c3的初始值。在圖2中，所加載的初始 值分別指定為c0init、clinit、c2init、c3init。在一實施例中，COinit經(jīng)設(shè)定為零。在一實施例中， clinit> c2init、c3init分別經(jīng)設(shè)定為根據(jù)方程式1表征晶體的系數(shù)al、a2、a3的值。系數(shù)al、 a2、a3可從(例如)由晶體供貨商提供的數(shù)據(jù)來計算。在一實施例中，可通過對如由晶體 供貨商所提供的來自多個晶體樣本的數(shù)據(jù)求平均來估計系數(shù)al、a2、a3?；蛘?，可從由晶體 供貨商所提供的標(biāo)稱F-T曲線來估計系數(shù)al、a2、a3。返回到圖2，在步驟202處，例如使用圖1中的溫度傳感器120來測量在任意時間 tl處的晶體的溫度Tl。還測量從參考頻率Ftxi的對應(yīng)振蕩器頻率偏移Fm (Tl)。在一實施例 中，可通過將已知頻率Fl的單一載頻調(diào)注入到接收器中、將晶體振蕩器標(biāo)稱地調(diào)諧到頻率 Fl及觀測在下變頻轉(zhuǎn)換之后的信號的頻率來測量頻率偏移Fm(Tl)，如圖2B中所描繪。在下 變頻轉(zhuǎn)換之后的信號的頻率可用于導(dǎo)出頻率偏移Fm(Tl)。注意，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn) 識到，為了簡單起見，已從圖2B中所描繪的頻率測量設(shè)置中省略了某些塊，例如放大器及/ 或其它濾波器。在步驟204處，基于在步驟202處收集的信息來計算估計系數(shù)cO'。在一實施例 中，如下計算估計系數(shù)cO ’ (方程式3)cO' = Fm(Tl)-Finit(Tl),
其中通過將初始系數(shù)估計c0init、Clinit, c2init、c3init代入到方程式2中而計算 Finit(Tl) (S卩，方程式 4)Finit(Tl) = C3init(Tl-T。)3+C2init(Tl-T。)2+Clinit(Tl-T。)+C0init。
在步驟206中，測量在第二溫度T2下的振蕩器頻率，從而產(chǎn)生Fm(T2)。溫度T2優(yōu) 選地與Tl充分分隔以允許準(zhǔn)確估計F-T曲線的斜率，但充分接近Tl以最小化二階項及三 階項的影響。舉例來說，Tl與T2之間的分隔可經(jīng)選擇為至少1攝氏度。在一實施例中，可在對Tl進行取樣的時間tl后等待預(yù)定時間量之后對溫度T2進 行取樣。在替代實施例中，可在一時間間隔內(nèi)對多個溫度-頻率數(shù)據(jù)點進行取樣，且最低溫 度可取為Tl，且最高溫度可取為T2。在一實施例中，為了進一步促進溫度T2與Tl之間的 充分分隔，可在步驟202之后開啟熱源，以升高振蕩器溫度。在一實施例中，所述熱源可為 功率放大器。在步驟208處，計算估計系數(shù)Cl'。在一實施例中，Cl'可如下計算(方程式5)cl' = [Fm(T2)-Fm(Tl)]/[T2_Tl]。在步驟210處，計算估計系數(shù)c2'及c3'。在一實施例中，將c2'及c3'假定為 cl'的函數(shù)，使得指定cl'便唯一地指定c2'及c3'。在一實施例中，將c2'及c3'假定 為如下與cl'線性相關(guān)(方程式6)c2' =mc2, *cl' +bc2,；且c3' = mc3, *cl' +bc3,；其中線性系數(shù)m。2,、m。3,、b。2,、b。3,可憑經(jīng)驗來確定及/或預(yù)先存儲于存儲器中。圖3A描繪由L1/2表示的cl'與c2'之間的線性關(guān)系。在一實施例中，表征線性 關(guān)系的系數(shù)m。2,及b。2,可從如由晶體供貨商所提供的多個晶體數(shù)據(jù)樣本導(dǎo)出。這多個數(shù)據(jù) 樣本在圖3A中展示為疊加于線L1/2上的散布圖?；谒鰯?shù)據(jù)點，可根據(jù)預(yù)定最佳性準(zhǔn)則 (例如，線L1/2與散布圖中的數(shù)據(jù)樣本之間的最小均方誤差)來確定估計系數(shù)m。2,及bc2,。圖3B描繪可用以從cl'計算c3'的估計的cl'與c3'之間的類似線性關(guān)系。在一實施例中，可僅包括來自由與正被校準(zhǔn)的晶體相同的晶體供貨商制造的晶體 樣本的數(shù)據(jù)以估計系數(shù)m。2,、b。2, ,mc3,、b。3,。在一實施例中，可包括來自多個供貨商的晶 體樣本。返回到圖2，在步驟212處，可基于在步驟204、208及210中所導(dǎo)出的估計系數(shù) cO' ,cl'、c2'及c3'而獲得系數(shù)cO的經(jīng)更新的估計c0〃。在一實施例中，cO"可經(jīng)計 算為c0〃 =Fm(Tl)-F' (Tl)，其中如下計算F' (Tl)(方程式7)F' (Tl) = c3' (Tl-T0)3+c2' (Tl-T0)2+cl' (Tl-T0) +cO'。在步驟214中，可分別將系數(shù)c0、cl、c2、c3更新為計算出的系數(shù)c0〃 ,cl'、c2'、 c3'的值。在一實施例中，可將經(jīng)更新的系數(shù)存儲于存儲器中。圖2A描繪本發(fā)明的替代實施例。在圖2A中，步驟202到212各自執(zhí)行總共N+1 次以獲得系數(shù)c0、cl、c2、c3的多個估計。圖2A中的編號步驟對應(yīng)于圖2中的類似編號步
馬聚ο在圖2A中，步驟200初始化系數(shù)。在一實施例中，這可以如早先參看圖2所描述的 相同方式來進行。另外，在步驟200處，將反復(fù)索引η設(shè)定為0。步驟202到212如早先參 看圖2所描述而進行，其中[η]表示對應(yīng)于每一反復(fù)索引的計算出的系數(shù)。在步驟213處，算法檢查反復(fù)索引η是否已達到N。如果為否，則算法使η遞增，且返回到步驟202以進行 下一反復(fù)。如果η已達到N，則算法進行到步驟214。在返回到步驟202以進行后續(xù)反復(fù)后，可重復(fù)步驟202到212以導(dǎo)出與每一反復(fù) 索引η相關(guān)聯(lián)的系數(shù)cO' [n], cl' [n]、c2' [n]、c3' [n]、c0" [η]的集合。在一實施 例中，可將針對每一反復(fù)索引η導(dǎo)出的系數(shù)集合存儲于存儲器中以供稍后處理。在一實施例中，來自所有Ν+1次反復(fù)的系數(shù)c0〃 ,cl'、c2'、c3'可經(jīng)組合以產(chǎn) 生系數(shù)cO、cl、c2、c3的估計。這可通過將在總共N+1次反復(fù)期間計算出的估計系數(shù)的集 合一起求平均以產(chǎn)生一個系數(shù)集合來進行，如圖2A的步驟214中所提及。在另一實施例(未圖示)中，無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器可用于以每一反復(fù)來更 新系數(shù)，如下(方程式8)[c0，cl，c2，c3]new = α [cO, cl, c2，c3]old+(l-a ) [c0, cl, c2，c3]current ；0 < a < 1
在此實施例中，[cO, cl, c2, c3]old為系數(shù)的流動估計，[cO, cl, c2, c3]current為針 對當(dāng)前反復(fù)η計算的系數(shù)的估計，且[c0，cl, c2, c3]new為系數(shù)的經(jīng)更新估計。在又一實施例中，可使用聯(lián)合概率最大化方法來基于N+1個可用系數(shù)集合而導(dǎo)出 最佳系數(shù)集合，而非對估計系數(shù)集合求平均或進行IIR過濾。舉例來說，給定在圖2A的過 程中取樣的多個F-T數(shù)據(jù)點，可導(dǎo)出在F(T)與經(jīng)取樣數(shù)據(jù)點之間產(chǎn)生最小均方誤差的最佳 系數(shù)集合c0。pt、Cl0po c2。pt、c3。pt。在一實施例中，為了簡化搜索過程，如本文先前參看圖3A 及圖3B所描述，可假定在cl。pt與系數(shù)c2。pt及c3。pt中的每一者之間為線性關(guān)系。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將注意到，并非需要使用圖2及圖2A中所描繪的技術(shù)來估計 所有系數(shù)cO、cl、c2、c3。舉例來說，在一實施例中，在對圖2及圖2A中所描繪的步驟進行 適當(dāng)修改的情況下，僅估計系數(shù)cO及Cl。此些實施例預(yù)期屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。在一實施例中，圖2及圖2A中所示的步驟可在振蕩器電路的現(xiàn)場操作之前在工廠 中執(zhí)行?；蛘?，所述步驟可在振蕩器電路的現(xiàn)場操作期間執(zhí)行。在一實施例中，圖2及圖2A中所描繪的步驟可在利用晶體振蕩器的裝置的初始校 準(zhǔn)階段期間(例如，在工廠處裝配所述裝置期間)執(zhí)行一次。在替代實施例中，圖2中所描 繪的步驟可根據(jù)需要執(zhí)行多次。在本發(fā)明的一方面中，可在正常操作期間周期地更新系數(shù)c0、cl、c2、c3的估計以 隨時間維持其準(zhǔn)確度。下文所揭示的是用以周期性地更新系數(shù)估計的技術(shù)。圖4展示用以重新調(diào)整從(例如)圖2中所描述的程序?qū)С龅某跏夹?zhǔn)的系數(shù)集 合的狀態(tài)機。所述重新調(diào)整可有助于減輕工廠校準(zhǔn)的不準(zhǔn)確度，以及歸因于晶體及/或振 蕩器老化的不準(zhǔn)確度。在圖4中，重新調(diào)整程序開始于狀態(tài)FIELD0。在一實施例中，狀態(tài)FIELDO校準(zhǔn)系 數(shù)cO。在一實施例中，可根據(jù)本文稍后參看圖5所描述的操作來進行對cO的校準(zhǔn)。當(dāng)滿足 預(yù)定條件集合(圖4中標(biāo)記為“完成”)時，狀態(tài)FIELDO可轉(zhuǎn)變到狀態(tài)FIELDl。狀態(tài)FIELDl可校準(zhǔn)系數(shù)cl以及cO。在一實施例中，可根據(jù)本文稍后參看圖6所 描述的操作來進行對cO及cl的校準(zhǔn)。當(dāng)滿足預(yù)定條件集合時，狀態(tài)FIELDl可轉(zhuǎn)變到狀態(tài) FIELD2。如果老化定時器期滿，則狀態(tài)FIELDl還可轉(zhuǎn)變回到狀態(tài)FIELD0。在一實施例中，老化定時器可跟蹤自從上次已更新任一系數(shù)以來所經(jīng)過的時間量。老化定時器可為駐存于具有振蕩器的芯片上的電子計數(shù)器，或其可為將在上次系數(shù)更 新期間所存儲的時戳與當(dāng)前時戳進行比較的模塊。在一實施例中，老化定時器可經(jīng)設(shè)定為 在上次校準(zhǔn)之后的兩年期滿。返 回參看圖4，狀態(tài)FIELD2可校準(zhǔn)系數(shù)c2以及系數(shù)cl及/或cO。當(dāng)滿足預(yù)定條 件集合時，狀態(tài)FIELD2可轉(zhuǎn)變到狀態(tài)FIELD3。如果老化定時器期滿，則狀態(tài)FIELD2還可轉(zhuǎn) 變回到FIELDO。狀態(tài)FIELD3可校準(zhǔn)系數(shù)c3以及系數(shù)c2、cl及/或cO。在一實施例中，可根據(jù)本 文稍后參看圖7所描述的操作來進行對c3、c2、cl、cO的校準(zhǔn)。當(dāng)滿足預(yù)定條件集合時，狀 態(tài)FIELD3可轉(zhuǎn)變到狀態(tài)FIELD4。或者，狀態(tài)FIELD3可轉(zhuǎn)變回到FIELDO。在一實施例中，狀態(tài)FIELD4可為休眠狀態(tài)。在休眠狀態(tài)中，校準(zhǔn)機構(gòu)可在預(yù)定時 間量內(nèi)停止操作。在一實施例中，所述預(yù)定時間量可為一年。注意，在其中c2大致為零的實施例中，在滿足預(yù)定條件集合時，狀態(tài)FIELDl可跳 過FIELD2并直接轉(zhuǎn)變到狀態(tài)FIELD3。在一實施例中，狀態(tài)機的當(dāng)前狀態(tài)(S卩，F(xiàn)IELDO、FIELDl、FIELD2、FIELD3或 FIELD4)存儲于非易失性存儲器中，使得在利用晶體振蕩器的裝置加電或掉電時狀態(tài)得以 保存。在一實施例中，晶體振蕩器可用于無線手持機中。圖5展示在狀態(tài)FIELDO期間執(zhí)行的操作的實施例。注意，圖5中所說明的實施例 并不打算將本發(fā)明的范圍限于FIELDO中的任何特定操作集合。而是，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人 員將認(rèn)識到，用以更新系數(shù)的估計的任何步驟可在狀態(tài)FIELDO、FIELDl、FIELD2、FIELD3及 FIELD4中的任一者期間執(zhí)行。此些實施例預(yù)期屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。在狀態(tài)FIELDO中，用于計數(shù)循環(huán)的反復(fù)的計數(shù)器nO經(jīng)初始化為零。在第一步驟 500處，狀態(tài)機通過等待FT_updateO秒的時間周期而開始。在FT_updateO秒的末端處，測 量晶體的溫度T (例如，以攝氏度計)。在步驟510處，檢查溫度T是否屬于范圍IT-TcJ < \ 度內(nèi)。如果為是，則根據(jù)步驟520來更新系數(shù)cO的當(dāng)前估計cO [nO]。如果為否，則狀態(tài)機 可返回到步驟500以等待另一 FT_updateO秒。在一實施例中，Ttl經(jīng)設(shè)定為30攝氏度，且T1經(jīng)設(shè)定為15攝氏度。在一實施例中，在步驟520處，可通過IIR濾波器來如下更新系數(shù)cO [nO](方程式 9) cO[n0+l] = cO[nO] + (fm-fcal-c0[nO])/NO ；其中C0[n0]為在反復(fù)nO處的估計系數(shù)c0，fm為振蕩器的實際測得頻率，fcal為 如使用(例如)假定當(dāng)前(到反復(fù)nO時)系數(shù)集合的方程式2所估計的振蕩器頻率，且NO 為加權(quán)常數(shù)。注意，對于nO = 0，可將系數(shù)c0
假定為存儲于存儲器中的最后cO。在一實施例中，可從在(例如)用于碼分多址(CDMA)的接收器設(shè)備中所使用的自 動頻率控制電路導(dǎo)出振蕩器的實際測得頻率fm。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，存在在現(xiàn) 場操作期間測量振蕩器的實際頻率的替代方式。在步驟530處，將nO與變量maxIterationsO進行比較。如果nO已達到變 量maxIterationsO，則狀態(tài)機退出狀態(tài)FIELDO且進行到下一狀態(tài)。如果nO尚未達到 maxIterationsO,則狀態(tài)返回到步驟500。圖6展示在狀態(tài)FIELDl期間執(zhí)行的操作的實施 例。在狀態(tài)FIELDl中，用于計數(shù)反復(fù)的計數(shù)器nl經(jīng)初始設(shè)定為零。在步驟600處，狀態(tài)機等待FT_updatel秒的時間周期。在FT_updatel秒的末端處，測量晶體的溫度T(例如，以 攝氏度計)。在步驟610處，檢查T是否屬于范圍K T-T0 <T2內(nèi)。如果為是，則可根 據(jù)步驟620更新系數(shù)cl的當(dāng)前估計cl [nl]。如果為否，則狀態(tài)進行到步驟615，在步驟615 中狀態(tài)機檢查T是否屬于所述范圍內(nèi)。如果為是，則在步驟625中更新cO的當(dāng)前估計。如 果為否，則狀態(tài)機返回到步驟600以等待FT_updatel秒。在一實施例中，步驟625中的操作可與參看圖5中的步驟520所描述的操作相同。 在一實施例(未圖示)中，還可提供反復(fù)索引以用于更新系數(shù)cO。在一實施例中，T2為30攝氏度。在步驟620處，更新系數(shù)cl [nl]。在一實施例中，可如下更新cl [nl]。給定cO的當(dāng)前值，可根據(jù)某些最佳性準(zhǔn)則來 評估cl[nl]的候選值以確定測得的頻率及溫度的最佳cl候選者。在一實施例中，最佳性 準(zhǔn)則可包括測得的溫度_頻率對與計算出的溫度_頻率特性之間的誤差，其中假定當(dāng)前值 為cO及候選值為Cl。在一實施例中，可通過假定(例如)如參看圖3A及圖3B所描述的 cl與c2/c3之間的線性關(guān)系來輔助對最佳cl的搜索。在一實施例中，一旦確定最佳候選者Cl，便可用Cl的先前估計來IIR過濾所述
cl ο在另一實施例中，可通過計算以下度量來確定系數(shù)cl[nl]
權(quán)利要求
一種用于計算供在晶體振蕩器頻率的多項式逼近中使用的系數(shù)的方法，所述多項式包含項c0′及系數(shù)c1′乘以所述晶體振蕩器的測得溫度T，所述方法包含測量第一溫度T1及對應(yīng)振蕩器頻率Fm(T1)；測量第二溫度T2及對應(yīng)振蕩器頻率Fm(T2)；基于Fm(T1)計算所述系數(shù)c0′；及基于T1、T2、Fm(T1)及Fm(T2)計算所述系數(shù)c1′。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述計算所述系數(shù)cO'包含取得Fm(Tl)與初始項 Finit(Tl)之間的差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，所述初始項Finit(Tl)包含項COinit及系數(shù)Clinit乘以Tl。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述計算所述系數(shù)cl'包含將Fm(T2)與Fm(Tl)之間 的差除以T2與Tl之間的差。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中Tl與T2之間的所述差為至少1攝氏度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其進一步包含在測量Tl之后且在測量T2之前開啟熱源。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述熱源為功率放大器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包含計算cO'及cl'的多個估計。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其進一步包含將cO'及cl'的所述多個估計一起求平均。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其進一步包含使用無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器來更新 cO'及cl'的估計。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，所述多項式進一步包含系數(shù)c2'乘以T的二階函數(shù) 及系數(shù)c3'乘以T的三階函數(shù)，所述方法進一步包含基于cl'計算所述系數(shù)c2'及c3'。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，所述計算所述系數(shù)c2'包含將cl'乘以項m。2'。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，所述計算所述系數(shù)c3'包含將cl'乘以項m。3,。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其進一步包含通過取得Fm(Tl)與F'(Tl)之間的 差來更新所述項cO'，其中F' (Tl)包含所述預(yù)先更新的項cO'以及所述計算出的系數(shù) cl' 、c2'及 c3'。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其進一步包含計算cO',cl'、c2'及c3'的多個 估計。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其進一步包含將cO',cl'、c2'及c3'的所述多 個估計一起求平均。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其進一步包含使用無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器來更 新cO' ,cl'、c2'及c3'的估計。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其進一步包含通過使以下兩者之間的均方誤差最小 化來更新cO' ,cl'、c2'及c3'的估計1)基于cO' ,cl'的候選估計的頻率估計，及2) 所述測得頻率Fm(Tl)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，所述基于cO',cl'的候選估計的頻率估計利用與cO'及cl'的所述候選估計線性相關(guān)的c2'及c3'的估計。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計算cO'及cl'的所述估計是在工廠進行的。
21.一種用于計算供在晶體振蕩器頻率的多項式逼近中使用的系數(shù)的方法，所述多項 式包含項cO'及系數(shù)cl'乘以所述晶體振蕩器的測得溫度T，所述方法包含進入狀態(tài)FIELDO，在所述狀態(tài)FIELDO中的操作包含如果所述測得溫度T在第一溫度 范圍內(nèi)，則計算所述系數(shù)cO'；及進入狀態(tài)FIELDl，在所述狀態(tài)FIELDl中的操作包含如果所述測得溫度T在第二溫度 范圍內(nèi)，則計算所述系數(shù)cl'。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，所述計算所述系數(shù)cO'包含取得測得頻率fm與計算出的頻率fcal之間的差以產(chǎn)生第一差項，其中fcal是從所述 系數(shù)cO'的先前估計及所述測得溫度T計算出的。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，所述計算所述系數(shù)cO'進一步包含通過加權(quán)常數(shù)來加權(quán)所述第一差項與所述系數(shù)cO'的先前估計之間的差；及將所述經(jīng)加權(quán)的差相加到cO'的所述先前估計。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，所述計算所述系數(shù)cl'包含測量溫度T2及Tl以及對應(yīng)頻率Fm(T2)及Fm(Tl)；將Fm(T2)與Fm(Tl)之間的差除以T2與Tl之間的差以產(chǎn)生第一商；通過加權(quán)常數(shù)來加權(quán)所述第一商；及將所述經(jīng)加權(quán)的商相加到cl'的先前估計。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，在所述狀態(tài)FIELDO中的操作進一步包含在檢查所 述測得溫度T是否在所述第一溫度范圍內(nèi)之前等待第一預(yù)定時間周期，在所述狀態(tài)FIELDl 中的操作進一步包含在檢查所述測得溫度T是否在所述第二溫度范圍內(nèi)之前等待第二預(yù) 定時間周期。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其進一步包含如果在FIELDO中已計算cO'達第一 預(yù)定次數(shù)，則從FIELDO轉(zhuǎn)變到FIELDl。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其進一步包含如果cO'的當(dāng)前估計與cO'的先前 估計之間的差小于預(yù)定值，則從FIELDO轉(zhuǎn)變到FIELDl。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其進一步包含如果滿足預(yù)定條件，則從FIELDO轉(zhuǎn) 變回到FIELDl。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其進一步包含進入狀態(tài)FIELD3，在所述狀態(tài)FIELD3 中的操作包含如果所述測得溫度T在第四溫度范圍內(nèi)，則計算系數(shù)c3 ’，在所述狀態(tài) FIELD3中的操作進一步包含在檢查所述測得溫度T是否在所述第四溫度范圍內(nèi)之前等待 第四預(yù)定時間周期。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，所述計算所述系數(shù)c3'包含確定使以下兩者之間的 均方誤差最小化的c3'的估計1)基于c0、cl、c2的更新值及c3'的候選估計的頻率估 計，及2)所述測得頻率Fm(Tl)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其進一步包含用c3'的先前估計來IIR過濾c3'的 所述估計。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其進一步包含如果已計算cl'達第二預(yù)定次數(shù)，則 從 FIELDl 轉(zhuǎn)變到 FIELD3。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其進一步包含如果cl'的當(dāng)前估計與cl'的先前 估計之間的差小于預(yù)定值，則從FIELDl轉(zhuǎn)變到FIELD3。
34.一種用于計算供在晶體振蕩器頻率的多項式逼近中使用的系數(shù)的設(shè)備，所述多項 式包含項cO'及系數(shù)cl'乘以所述晶體振蕩器的測得溫度T，所述設(shè)備包含溫度測量單元，其用于測量第一溫度Tl及第二溫度T2 ； 頻率測量單元，其用于測量對應(yīng)振蕩器頻率Fm(Tl)及Fm(T2)；及 計算模塊，其用于基于Fm(Tl)計算所述系數(shù)cO'及用于基于Tl、T2、Fm(Tl)及Fm(T2) 計算所述系數(shù)cl'。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，所述計算模塊通過取得Fm(Tl)與初始項Finit(Tl) 之間的差來計算所述系數(shù)cO'。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，所述計算模塊通過將Fm(T2)與Fm(Tl)之間的差除 以T2與Tl之間的差來計算所述系數(shù)cl'。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，所述多項式進一步包含系數(shù)c2'乘以T的二階 函數(shù)，所述計算模塊進一步通過對所述計算出的系數(shù)cl ‘執(zhí)行線性運算來計算所述系數(shù) c2'。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的設(shè)備，所述多項式進一步包含系數(shù)c3'乘以T的三階 函數(shù)，所述計算模塊進一步通過對所述計算出的系數(shù)cl'執(zhí)行線性運算來計算所述系數(shù) c3'。
39.一種用于計算供在晶體振蕩器頻率的多項式逼近中使用的系數(shù)的設(shè)備，所述多項 式包含項cO'及系數(shù)cl'乘以所述晶體振蕩器的測得溫度T，所述設(shè)備包含用于測量第一溫度Tl及第二溫度T2的裝置； 用于測量對應(yīng)振蕩器頻率Fm(Tl)及Fm(T2)的裝置；用于基于Fm(Tl)計算所述系數(shù)cO'及用于基于Tl、T2、Fm(Tl)及Fm(T2)計算所述系 數(shù)cl'的裝置。
40.一種用于計算供在晶體振蕩器頻率的多項式逼近中使用的系數(shù)的計算機程序產(chǎn) 品，所述多項式包含項cO'及系數(shù)cl'乘以所述晶體振蕩器的測得溫度T，所述產(chǎn)品包含計算機可讀媒體，其包含用于致使計算機測量第一溫度Tl及對應(yīng)振蕩器頻率Fm(Tl)的代碼； 用于致使計算機測量第二溫度T2及對應(yīng)振蕩器頻率Fm(T2)的代碼； 用于致使計算機基于Fm(Tl)計算所述系數(shù)cO'的代碼； 用于致使計算機基于Tl、T2、Fm(Tl)及Fm(T2)計算所述系數(shù)cl'的代碼。
41.一種用于計算供在晶體振蕩器頻率的多項式逼近中使用的系數(shù)的設(shè)備，所述多項 式包含項cO'及系數(shù)cl'乘以所述晶體振蕩器的測得溫度T，所述設(shè)備包含用于進入狀態(tài)FIELDO的裝置，在所述狀態(tài)FIELDO中的操作包含如果所述測得溫度T 在第一溫度范圍內(nèi)，則計算所述系數(shù)cO'；及用于進入狀態(tài)FIELDl的裝置，在所述狀態(tài)FIELDl中的操作包含如果所述測得溫度T 在第二溫度范圍內(nèi)，則計算所述系數(shù)cl'。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的設(shè)備，所述計算所述系數(shù)cO'包含取得測得頻率fm與計 算出的頻率fcal之間的差以產(chǎn)生第一差項，其中fcal是從所述系數(shù)cO'的先前估計及所 述測得溫度T計算出的。
43.一種用于計算供在晶體振蕩器頻率的多項式逼近中使用的系數(shù)的計算機程序產(chǎn) 品，所述多項式包含項cO'及系數(shù)cl'乘以所述晶體振蕩器的測得溫度T，所述產(chǎn)品包含計算機可讀媒體，其包含用于致使計算機進入狀態(tài)FIELDO的代碼，在所述狀態(tài)FIELDO中的操作包含如果所述測得溫度T在第一溫度范圍內(nèi)，則計算所述系數(shù)cO'；及用于致使計算機進入狀態(tài)FIELDl的代碼，在所述狀態(tài)FIELDl中的操作包含如果所述測得溫度T在第二溫度范圍內(nèi)，則計算所述系數(shù)cl'。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的計算機程序產(chǎn)品，所述用于致使計算機計算所述系數(shù)cO' 的代碼包含用于致使計算機取得測得頻率fm與計算出的頻率fcal之間的差以產(chǎn)生第一差 項的代碼，其中fcal是從所述系數(shù)cO'的先前估計及所述測得溫度T計算出的。
45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的計算機程序產(chǎn)品，所述用于致使計算機計算所述系數(shù)cO‘ 的代碼進一步包含用于致使計算機通過加權(quán)常數(shù)來加權(quán)所述第一差項與所述系數(shù)cO'的先前估計之間 的差的代碼；及用于致使計算機將所述經(jīng)加權(quán)的差相加到cO'的所述先前估計的代碼。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的計算機程序產(chǎn)品，所述用于致使計算機計算所述系數(shù)cl‘ 的代碼包含用于致使計算機測量溫度T2及Tl以及對應(yīng)頻率Fm(T2)及Fm(Tl)的代碼；用于致使計算機將Fm(T2)與Fm(Tl)之間的差除以T2與Tl之間的差以產(chǎn)生第一商的 代碼；用于致使計算機通過加權(quán)常數(shù)來加權(quán)所述第一商的代碼；及用于致使計算機將所述經(jīng)加權(quán)的商相加到cl'的先前估計的代碼。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的計算機程序產(chǎn)品，在所述狀態(tài)FIELDO中的操作進一步包含 在檢查所述測得溫度T是否在所述第一溫度范圍內(nèi)之前等待第一預(yù)定時間周期，在所述狀 態(tài)FIELDl中的操作進一步包含在檢查所述測得溫度T是否在所述第二溫度范圍內(nèi)之前等 待第二預(yù)定時間周期。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機可讀媒體進一步包含用于致 使計算機在FIELDO中已計算cO ‘達第一預(yù)定次數(shù)的情況下從FIELDO轉(zhuǎn)變到FIELDl的代 碼。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機可讀媒體進一步包含用于致 使計算機進入狀態(tài)FIELD3的代碼，在所述狀態(tài)FIELD3中的操作包含如果所述測得溫度T 在第四溫度范圍內(nèi)，則計算系數(shù)c3'，在所述狀態(tài)FIELD3中的操作進一步包含在檢查所述 測得溫度T是否在所述第四溫度范圍內(nèi)之前等待第四預(yù)定時間周期。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機可讀媒體進一步包含用于致 使計算機在已計算cl ‘達第二預(yù)定次數(shù)的情況下從FIELDl轉(zhuǎn)變到FIELD3的代碼。
全文摘要
本發(fā)明揭示用于基于溫度來估計晶體振蕩器的頻率的技術(shù)。在一實施例中，使用多項式逼近來計算所述振蕩器頻率。本發(fā)明揭示用于導(dǎo)出及周期性更新所述多項式逼近中所使用的系數(shù)的技術(shù)。
文檔編號G06F17/50GK101965568SQ200980107088
公開日2011年2月2日 申請日期2009年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日
發(fā)明者丹尼爾·弗雷德·菲利波維奇, 顏宏柏 申請人:高通股份有限公司