專利名稱：一種具有鎖定及跟蹤操作模式的鎖相環(huán)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有鎖定及跟蹤操作模式的鎖相環(huán)系統(tǒng)。
技術(shù)背景當(dāng)今，實(shí)質(zhì)上諸如無線電話、無線膝上型計(jì)算機(jī)、具有無線能力的個(gè)人數(shù)字助理、 WiFi聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等每一無線裝置均含有一個(gè)或多個(gè)鎖相環(huán)(PLL)電路?；旧希琍LL 電路用于合成或以其它方式產(chǎn)生精確、穩(wěn)定的高頻信號(hào)。通常，在PLL電路中，將參 考信號(hào)輸入到相位檢測(cè)器或相位頻率檢測(cè)器。相位檢測(cè)器比較所輸入的參考信號(hào)與來 自電壓控制振蕩器(VCO)的輸出信號(hào)。確定兩個(gè)信號(hào)之間的相位差值，且然后由環(huán) 路濾波器處理所得差值信號(hào)。環(huán)路濾波器的功能是穩(wěn)定環(huán)路且濾除系統(tǒng)中不必要的噪 聲。所濾波的信號(hào)經(jīng)輸入以控制VCO的操作。同樣，經(jīng)由整數(shù)除法器、分?jǐn)?shù)除法器 或混頻器將來自VCO的輸出作為輸入反饋到所述相位檢測(cè)器。這種反饋環(huán)路用于將 來自VCO的輸出伺服到參考信號(hào)的輸出。VCO自身是不穩(wěn)定的且易于出現(xiàn)頻率及相 位方面的漂移，這是人們極不期望且成問題的。然而，通過反饋VCO輸出信號(hào)且實(shí) 質(zhì)上將VCO限定到參考信號(hào)，從而獲得更穩(wěn)定精確的輸出信號(hào)。由于其產(chǎn)生精確而又穩(wěn)定的高頻信號(hào)的獨(dú)特能力，PLL電路存在于從調(diào)制器及解 調(diào)器到編碼器及解碼器以及利用這類高頻信號(hào)的控制器及其它電路的各種應(yīng)用中。在 調(diào)制器的情況中，PLL電路的一種常見的應(yīng)用需要對(duì)載波信號(hào)采用相位調(diào)制。經(jīng)相位 調(diào)制的載波信號(hào)隨后經(jīng)處理且作為射頻(RF)信號(hào)以無線電廣播的方式傳輸。通常， 相位正交調(diào)制器將含有通話及/或數(shù)據(jù)信息的基帶I及Q信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻(IF)信號(hào)。 隨后將這種IF信號(hào)作為參考信號(hào)輸入到PLL電路。最初，PLL電路鎖定參考IF信號(hào)， 且稍后其隨后跟蹤參考IF信號(hào)的相位。通過這種方式，將來自PLL電路的高頻信號(hào) 輸出實(shí)質(zhì)上限定到信息載送IF信號(hào)的相位。因此，PLL電路執(zhí)行將IF信號(hào)上變頻為 載波信號(hào)的較高頻率而同時(shí)鎖定且跟蹤來自相位正交調(diào)制器的參考IF信號(hào)的重要功 能。在理想的情況下，PLL電路將具有瞬時(shí)鎖定且隨后精確跟蹤參考IF信號(hào)的相位 的能力。遺憾的是，在應(yīng)用于PLL電路的環(huán)路濾波器時(shí)，由于濾波器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)物理 學(xué)緣故，這兩個(gè)目標(biāo)互相發(fā)生沖突。 一種類型的PLL設(shè)計(jì)(通常稱為2型PLL)使 VCO的直流操作點(diǎn)能夠在大電壓范圍內(nèi)設(shè)定。這是有利的，因?yàn)檫@直接轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)異的 鎖定性能。然而，2型PLL呈現(xiàn)出較差的群延遲。群延遲定義所關(guān)心的各頻率中的相位特性。2型PLL固有的群延遲中的偏差導(dǎo)致VCO的相位偏離參考IF信號(hào)的相位。 因此， 一旦已建立了鎖定，2型PLL便不良好適用于跟蹤IF信號(hào)。另一種類型的PLL設(shè)計(jì)(通常稱為1型PLL)具有與2型PLL相比更恒定的群 延遲。這種特性使得1型PLL在跟蹤IF信號(hào)方面更優(yōu)異。然而，使用1型PLL的缺 點(diǎn)是難于為VCO設(shè)定正確的直流操作電壓。最初，參考IF信號(hào)將在一個(gè)相位頻率下 開始，而VCO信號(hào)具有某個(gè)不同的、任意的相位頻率。必須使VCO信號(hào)的相位匹配 或鎖定參考IF信號(hào)的相位。如果最初這兩個(gè)信號(hào)的相位頻率相差很遠(yuǎn)，則1型PLL 最終強(qiáng)制VCO信號(hào)的相位(及(因此)頻率)匹配參考IF信號(hào)的相位可能是不可能、 困難或耗時(shí)的。因此，PLL電路的設(shè)計(jì)人員面對(duì)著兩難問題。 一方面，可通過實(shí)施l型PLL來設(shè) 計(jì)PLL電路。實(shí)施1型PLL的優(yōu)點(diǎn)是其優(yōu)異的跟蹤性能。缺點(diǎn)是1型PLL具有降級(jí) 的鎖定功能。另一方面，可通過實(shí)施2型PLL來設(shè)計(jì)PLL電路。2型PLL使PLL電 路能夠更好地鎖定參考IF信號(hào)。然而，使用2型PLL的弊端是其不是用于跟蹤參考 IF信號(hào)的最合格的濾波器這一事實(shí)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種鎖相環(huán)(PLL)電路。所述PLL包括以所需頻率輸出信 號(hào)的電壓控制振蕩器。相位檢測(cè)器耦合到來自的電壓控制振蕩器的輸出。所述相位檢 測(cè)器將來自電壓控制振蕩器(VCO)的輸出與參考信號(hào)的相位進(jìn)行比較。環(huán)路濾波器 耦合到所述VCO及所述相位檢測(cè)器。所述環(huán)路濾波器具有用于將VCO信號(hào)的相位鎖 定為參考信號(hào)的相位的鎖定操作模式。所述環(huán)路濾波器可隨后大體上置于調(diào)節(jié)所述VCO信號(hào)的所述相位以跟蹤所述參考信號(hào)的所述相位的跟蹤操作模式。


在附式中以實(shí)例方式而非限定方式闡述本發(fā)明，且其中相同參考編號(hào)均指類 似的元件，在附圖中-圖1顯示可在其上實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的典型相位調(diào)制發(fā)射器。 圖2顯示PLL電路的操作方塊圖。 圖3顯示典型的1型PLL。 圖4顯示典型的2型PLL。圖5顯示描繪與1型PLL及2型PLL相關(guān)聯(lián)的群延遲的示意圖。 圖6A顯示具有用于從1型PLL及2型PLL兩者中獲益的開關(guān)及運(yùn)算放大器的環(huán) 路濾波器的實(shí)施例。圖6B顯示在圖6A中描繪的用于鎖定操作模式的環(huán)路濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 圖6C顯示在圖6B中描繪的用于跟蹤操作模式的環(huán)路濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖7顯示具有兩個(gè)操作模式的三階環(huán)路濾波器的實(shí)施例。圖8顯示可通過實(shí)施可變電壓源來在鎖定模式與跟蹤模式之間切換的PLL的實(shí)施例。圖9顯示可通過實(shí)施數(shù)模轉(zhuǎn)換器來在鎖定模式與跟蹤模式之間切換的PLL的實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明揭示一種用于具有鎖定及跟蹤操作模式的鎖相環(huán)電路的方法及系統(tǒng)。 圖l顯示可在其上實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的典型相位調(diào)制發(fā)射器。相位正交調(diào)制器 101將含有通話及/或數(shù)據(jù)信息的基帶I及Q信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻(IF)信號(hào)。隨后將這種 IF信號(hào)作為參考信號(hào)輸入到PLL電路?；诖?，PLL電路102產(chǎn)生通過信息載送IF 信號(hào)調(diào)制的精確、穩(wěn)定的高頻信號(hào)。在相位方面來自PLL電路102的輸出信號(hào)鎖定住 且跟蹤參考信號(hào)。通過這種方式，通過來自相位正交調(diào)制器101的較低頻率IF信號(hào)有 效地對(duì)PLL電路102進(jìn)行相位調(diào)制，而同時(shí)，PLL電路將參考IF信號(hào)上變頻為適用 于載波信號(hào)的較高頻率。來自PLL電路102的輸出由放大器103放大且通過天線104 以無線電廣播的方式傳輸。應(yīng)注意，在一個(gè)實(shí)施例中，可將相位調(diào)制應(yīng)用于反饋通路 中。圖2顯示PLL電路102的操作方塊圖。最初，將參考信號(hào)輸入到相位檢測(cè)器201。 相位檢測(cè)器201將所輸入的參考信號(hào)與來自電壓控制振蕩器(VCO) 203的輸出信號(hào) 進(jìn)行比較。確定兩個(gè)信號(hào)之間的相位差值且隨后由環(huán)路濾波器202濾波所得差值信號(hào)。 環(huán)路濾波器202穩(wěn)定所述環(huán)路且用于濾除系統(tǒng)中不必要的噪聲。所濾波的信號(hào)經(jīng)輸入 以控制VCO 203的操作。同樣，經(jīng)由除法器或混頻器204將來自VCO 203的輸出作 為輸入反饋到相位檢測(cè)器201。通過整數(shù)除法器，將VCO頻率降低整數(shù)倍；通過分?jǐn)?shù) 除法器，將VCO頻率降低分?jǐn)?shù)倍；通過混頻器，將VCO輸出通過來自VCO的頻率 中的第二信號(hào)偏移來混頻到較低的頻率。這種反饋環(huán)路用于將來自VCO203的輸出伺 服到參考信號(hào)的輸出。通過反饋VCO的輸出信號(hào)且本質(zhì)上將VCO 203限定到所述參 考信號(hào)，將產(chǎn)生穩(wěn)定的高精度輸出信號(hào)。出于圖解說明的目的，圖3顯示可用于典型的1型PLL中的環(huán)路濾波器302。應(yīng) 注意，1型及2型涉及包括環(huán)路濾波器的PLL?；旧?，環(huán)路濾波器通過開環(huán)傳遞函 數(shù)影響著PLL是1型還是2型。對(duì)于1型PLL， PLL的開環(huán)傳遞函數(shù)具有大約在原點(diǎn) 處的單極點(diǎn)。對(duì)于2型PLL， PLL的開環(huán)傳遞函數(shù)具有大約在原點(diǎn)處的雙極點(diǎn)。應(yīng)注 意，某些相位檢測(cè)器具有電壓輸出(而不是來自電荷泵的電流輸出)，在這種情況下， 同一個(gè)環(huán)路濾波器可將所述PLL從1型改變?yōu)?型。此外，由于電容器漏電電流及其 它實(shí)際影響，極點(diǎn)可能略微離開原點(diǎn)。環(huán)路濾波器302接收來自電荷泵301的信號(hào)。 電荷泵301是相位檢測(cè)器的一部分。來自電荷泵301的輸出為電流。對(duì)應(yīng)于1型PLL濾波器的環(huán)路濾波器302由電感器L1、電容器C1以及電阻器R1組成。電感器L1串 聯(lián)耦合在電荷泵301與VCO 303之間。電容器Cl及電阻器Rl耦合到電感器Ll的相 應(yīng)端以接地。來自l型環(huán)路濾波器302的輸出作為輸入耦合到VCO303。通過比較的方式，圖4顯示可用于典型的2型PLL中的環(huán)路濾波器401。環(huán)路濾 波器401接收來自電荷泵的信號(hào)來自電荷泵的輸出是對(duì)應(yīng)于VCO輸出與參考信號(hào)之 間的相位差值的電流。環(huán)路濾波器401由電感器L1、兩個(gè)電容器C1、 C2以及電阻器 Rl組成。電感器L1串聯(lián)耦合在電荷泵與VCO之間。電容器C1耦合在電感器L1的 一端(耦合到電荷泵的端)以接地。電感器L1的另一端(耦合到VCO的端)具有串 聯(lián)耦合以接地的電阻器R1及電容器C2。來自環(huán)路濾波器401的輸出作為輸入耦合到vco。圖5顯示描繪與典型的1型PLL及2型PLL相關(guān)聯(lián)的群延遲的示意圖。從這一 示意圖中可以看出，對(duì)應(yīng)于1型PLL的群延遲比對(duì)應(yīng)于2型環(huán)路濾波器的群延遲更恒 定或更"平滑"。出于跟蹤相位的目的而言較平滑的群延遲是優(yōu)選的，因?yàn)槠钶^少。 可以看出，可通過增加帶寬來改進(jìn)2型群延遲。然而，增加帶寬的缺點(diǎn)在于其在那些 較高的頻率下使更多的噪聲通過濾波器。即便是最輕微的發(fā)射噪聲的增大也是有害的， 因?yàn)榻邮招盘?hào)相比較而言相當(dāng)?shù)颓乙驗(yàn)榻邮招诺劳ǔ＞o靠著發(fā)射信道。保持相位調(diào)制 發(fā)送信號(hào)的頻譜密度的純度是最重要的。因此，出于相位跟蹤的目的，1型PLL較2 型PIX是更優(yōu)選的。然而，2型PLL比1型PLL更好地用于最初鎖定參考信號(hào)的相 位。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖6A所示，可通過增加開關(guān)及運(yùn)算放大器而實(shí)現(xiàn)從1型及 2型PLL兩者獲益。在本實(shí)施例中，環(huán)路濾波器601含有開關(guān)603。通過實(shí)施開關(guān)603, 環(huán)路濾波器601可在具有1型PLL濾波器或具有2型PLL濾波器的特性之間進(jìn)行切換。 因此，當(dāng)系統(tǒng)正在初始化時(shí)，開關(guān)603經(jīng)設(shè)定以使環(huán)路濾波器601用作2型PLL。這 使所述PLL能夠更好地鎖定參考信號(hào)的相位。一旦已建立初始相位鎖定，則將開關(guān)603 設(shè)定為1型PLL配置。這使所述PLL能夠更好地跟蹤參考信號(hào)的相位。在本實(shí)施例中，環(huán)路濾波器601由電感器L1、兩個(gè)電容器C1及C2、電容器R1、 開關(guān)603以及運(yùn)算放大器602組成。電感器Ll串聯(lián)耦合在電荷泵與VCO之間。電容 器C1耦合在電感器L1的一端(耦合到電荷泵的端)以接地。電感器L1的另一端(耦 合到VCO的端)具有串聯(lián)耦合以接地的電阻器Rl及電容器C2。開關(guān)603串聯(lián)耦合 在R1與C2之間。開關(guān)603為單極、雙擲類型。開關(guān)603的極耦合到電阻器R1的一 端。開關(guān)603的一擲耦合到電容器C2及運(yùn)算放大器602的正極輸入。開關(guān)603的另 一擲耦合到運(yùn)算放大器602的輸出。來自運(yùn)算放大器602的輸出還反饋到其自身的負(fù) 極輸入端子。最后，將來自環(huán)路濾波器601的輸出作為輸入耦合到VCO。在一個(gè)實(shí)施 例中，Cl的典型值為lnF; Ll為luH; Rl為50歐姆，C2為5 nF。當(dāng)開關(guān)603設(shè)定在垂直位置時(shí)，R1與C2串聯(lián)耦合且運(yùn)算放大器602無任何作用。 換句話說，環(huán)路濾波器601在功能上表現(xiàn)的就像上文所述的2型PLL的環(huán)路濾波器一樣。且一旦環(huán)路鎖定，其建立直流條件，由此電路中的所有電壓均是恒定的；C2上的
電壓與VCO上的電壓相同，因?yàn)闆]有電流流經(jīng)電阻器R1。
因此，理論上，環(huán)路濾波器601可通過直接將Rl接地來將PLL轉(zhuǎn)變?yōu)?型PLL， 從而消除了C2。然而，這在實(shí)際上不可能做到，因?yàn)閂CO上累加的電壓將由于在Rl 中流動(dòng)的電流而改變。所以，將R1耦合到電位與VCO相同的電壓源，而不是直接將 Rl接地。且由于R1兩端的電壓在同一個(gè)電位上，結(jié)果沒有電流流經(jīng)R1。本質(zhì)上，將 Rl耦合到交流接地，但VCO保持正確的電壓。結(jié)果，PLL用作1型PLL以用于改進(jìn) 的跟蹤。
再次參照?qǐng)D6，將開關(guān)604設(shè)定在水平位置，將運(yùn)算放大器602的輸出電壓施加 在R1的端。運(yùn)算放大器602緩沖跨C2兩端的電壓。且由于在鎖定期間使跨C2兩端 的電壓與VCO的電壓相同，來自運(yùn)算放大器602的輸出用作所緩沖的電壓源，帶等 于VCO的電壓的電壓。從而將電阻器R1耦合到交流接地，這消除了電容器C2對(duì)環(huán) 路濾波器601的頻率響應(yīng)的影響。因此，將開關(guān)604設(shè)定在水平位置導(dǎo)致環(huán)路濾波器 601將電路轉(zhuǎn)變?yōu)?型PLL。
因此，處理器或控制器可經(jīng)智能編程以選擇性地觸發(fā)開關(guān)603將環(huán)路濾波器601 置于鎖定操作模式或跟蹤操作模式。當(dāng)由處理器控制開關(guān)603以直接將R1串聯(lián)連接 到C2時(shí)，環(huán)路濾波器601置于鎖定操作模式。在所述鎖定操作模式期間，參考信號(hào) 未調(diào)制，且將VCO精確地鎖定到參考信號(hào)。在預(yù)定的時(shí)間過去或在確定成功鎖定之 后，處理器設(shè)定開關(guān)603以斷開到電容器C2的連接且改為將Rl直接連接到運(yùn)算放大 器602的低阻抗輸出。這將環(huán)路濾波器602置于跟蹤操作模式。在所述跟蹤操作模式 中，參考信號(hào)是經(jīng)調(diào)制的，且VCO相位經(jīng)引導(dǎo)以跟蹤所述調(diào)制。
圖6B顯示圖6A中描繪的環(huán)路濾波器實(shí)施例的一個(gè)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或布局。在這
種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，環(huán)路濾波器處于鎖定操作模式中。到運(yùn)算放大器的輸入是高阻抗的， 所以其本質(zhì)上無任何影響且不計(jì)算在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電操作中。
圖6C顯示圖6B中描繪的環(huán)路濾波器實(shí)施例的另一個(gè)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或布局。在這 種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，環(huán)路濾波器處于跟蹤操作模式中。因此，相同的環(huán)路濾波器設(shè)計(jì)可具 有多個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有利地用于其各自的功能特性。布置運(yùn)算放大 器及開關(guān)允許改變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
圖7顯示具有兩個(gè)操作模式的三階環(huán)路濾波器的實(shí)施例。環(huán)路濾波器701由三個(gè) 電阻器R1、 R3及R4、四個(gè)電容器C1-C4、開關(guān)702以及運(yùn)算放大器組成。在一個(gè)實(shí) 施例中，Cl的典型值為1 nF; Ll為luH; R4為50 ohms, C4為10 nF， Rl為200 ohms， C2為1 nF， R2為100ohms， C3為200 pF。環(huán)路濾波器具有一個(gè)用于鎖定環(huán)路的模式 及一個(gè)用于環(huán)路正在跟蹤時(shí)的模式。當(dāng)環(huán)路正在跟蹤時(shí)，開關(guān)702置于將R4連接到 C4的垂直位置。當(dāng)開關(guān)702置于水平、鎖定的模式時(shí)，很少有或沒有電流流經(jīng)R4， 且跨C4兩端出現(xiàn)VC0調(diào)諧電壓。運(yùn)算放大器緩沖C4且將其電壓施加于R4。應(yīng)注 意，這種取樣保持電路具有電壓隨著電荷自C4泄漏而下降的趨勢(shì)。然而，對(duì)于時(shí)分雙工系統(tǒng)例如EDGE， PIX僅操作相對(duì)較短的時(shí)間間隔，這種下降問題并不顯著。但 對(duì)于CDMA或其它呈現(xiàn)出相對(duì)較長的時(shí)間間隔的實(shí)例，通過其它方式解決所述下降 (例如用DAC代替運(yùn)算放大器、實(shí)施低漏電運(yùn)算放大器、采用大C4電容器或?qū)嵤╇?壓源來代替運(yùn)算放大器)。
可通過多種方法中的一者將三階環(huán)路濾波器701從鎖定模式轉(zhuǎn)換到跟蹤模式。在 一個(gè)實(shí)施例中，鎖相環(huán)通常具有指示環(huán)路在何時(shí)鎖定的鎖定-檢測(cè)信號(hào)。這種鎖定-檢 測(cè)信號(hào)可有利地用于在鎖定與跟蹤模式之間進(jìn)行切換。例如，當(dāng)鎖定-檢測(cè)信號(hào)設(shè)定為 高時(shí)，控制器或處理器703觸動(dòng)開關(guān)702以便將R4從連接C4切換到運(yùn)算放大器的輸 出。在另一個(gè)實(shí)施例中，可通過允許所述環(huán)路在改變模式之前有足夠時(shí)間進(jìn)行鎖定的 延遲定時(shí)器控制從鎖定模式到跟蹤模式的轉(zhuǎn)換。
圖8顯示可通過實(shí)施可變電壓源來在鎖定模式與跟蹤模式之間進(jìn)行切換的環(huán)路濾 波器的實(shí)施例。環(huán)路濾波器801由電感器L1、兩個(gè)電容器C1及C2、電阻器R1、開 關(guān)以及電壓源802組成。電感器Ll串聯(lián)耦合在電荷泵與VCO之間。電容器Cl耦合 在電感器L1的一端(耦合到電荷泵的端)以接地。電感器L1的另一端(耦合到VCO 的端)耦合到電阻器R1。 Rl的另一端耦合到開關(guān)。開關(guān)在電壓源802中進(jìn)行電切換。 當(dāng)開關(guān)設(shè)定為垂直時(shí)，電阻器R1與電容器C2串聯(lián)連接，電容器C2又依次耦合接地。 當(dāng)開關(guān)設(shè)定在水平位置時(shí)，Rl的另一端連接到電壓源802的正極端子。電壓源802的 負(fù)極端子經(jīng)耦合以接地。來自環(huán)路濾波器801的輸出耦合為到VCO的輸入。當(dāng)環(huán)路 濾波器處于鎖定模式時(shí)，可變電壓源802在本質(zhì)上關(guān)斷。在可變電壓源802關(guān)斷的情 況下，環(huán)路濾波器801將電路轉(zhuǎn)變?yōu)?型PLL。 一旦環(huán)路鎖定，可變電壓源802便導(dǎo) 通且提供等于VCO電壓的電壓。這本質(zhì)上移除了電容器C2且導(dǎo)致電路作為1型PLL 運(yùn)行。
圖9顯示可通過實(shí)施數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)將環(huán)路濾波器在鎖定模式與跟蹤模式之 間撥動(dòng)的實(shí)施例。環(huán)路濾波器901包括DAC 902。控制器903產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于適當(dāng)?shù)腣CO 電壓的數(shù)字信號(hào)。DAC902接收數(shù)字輸入信號(hào)且將其轉(zhuǎn)換為等效的模擬電壓。將這個(gè) 電壓經(jīng)選擇性地施加于C2兩端以觸發(fā)電路到1型或2型PLL。
總之，本文已揭示一種具有鎖定及跟蹤操作模式的鎖相環(huán)系統(tǒng)。上文對(duì)所揭示的 實(shí)施例的說明旨在使任一所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員均能夠制作或使用本發(fā)明。所屬領(lǐng)域的 技術(shù)人員將易于得出這些實(shí)施例的各種修改，且本文所界定的一般原理也可適用于其 它實(shí)施例，此并未背離本發(fā)明的精神或范疇。因此，本文并非意在將本發(fā)明限定于本 文所示實(shí)施例，而欲賦予其與本文所揭示原理及新穎特征相一致的最寬廣范圍。
權(quán)利要求
1、一種鎖相環(huán)電路，其包含電壓控制振蕩器，其以所需頻率輸出信號(hào)；相位檢測(cè)器，其耦合到來自所述電壓控制振蕩器的輸出，所述相位檢測(cè)器將參考信號(hào)的相位與來自所述電壓控制振蕩器的信號(hào)輸出的相位相比較；及環(huán)路濾波器，其耦合到所述電壓控制振蕩器及所述相位檢測(cè)器，其中所述環(huán)路濾波器具有用于將來自所述電壓控制振蕩器的所述信號(hào)輸出的相位鎖定到所述參考信號(hào)的所述相位的鎖定操作模式以及用于調(diào)節(jié)來自所述電壓控制振蕩器的所述信號(hào)輸出的所述相位以跟蹤所述參考信號(hào)的所述相位的跟蹤操作模式。
2、 如權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)電路，其進(jìn)一步包含耦合到所述環(huán)路濾波器的控 制器，其中所述控制器將所述環(huán)路濾波器設(shè)定在所述鎖定操作模式中或所述跟蹤操作模式中。
3、 如權(quán)利要求2所述的鎖相環(huán)電路，其在被置于所述跟蹤操作模式中時(shí)具有一 具有大約在原點(diǎn)處的單極點(diǎn)的開環(huán)傳遞函數(shù)。
4、 如權(quán)利要求2所述的鎖相環(huán)電路，其在被置于所述鎖定操作模式中時(shí)具有一具有大約在原點(diǎn)處的雙極點(diǎn)的開環(huán)傳遞函數(shù)。
5、 如權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)電路，其中所述環(huán)路濾波器包括開關(guān)，所述開關(guān)在所述鎖定操作模式與所述跟蹤操作模式之間切換。
6、 如權(quán)利要求5所述的鎖相環(huán)電路，其進(jìn)一步包含運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大 器用于緩沖近似等于輸入到所述電壓控制振蕩器的電壓的電壓。
7、 如權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)電路，其進(jìn)一步包含耦合到所述環(huán)路濾波器的可 變電壓源，所述可變電壓源選擇性地操作以將所述鎖相環(huán)電路置于所述鎖定操作模式 或所述跟蹤操作模式。
8、 如權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)電路，其進(jìn)一步包含耦合到所述環(huán)路濾波器的數(shù) 模轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器選擇性地操作以將所述鎖相環(huán)電路置于所述鎖定操作模式 或所述跟蹤操作模式。
9、 如權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)電路，其進(jìn)一步包含定時(shí)器，所述定時(shí)器將所述 環(huán)路濾波器從所述鎖定操作模式切換到所述跟蹤操作模式。
10、 如權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)電路，其進(jìn)一步包含用于產(chǎn)生鎖定-檢測(cè)信號(hào)的電 路，其中基于所述鎖定-檢測(cè)信號(hào)將所述環(huán)路濾波器從所述鎖定操作模式切換到所述跟 蹤操作模式。
11、 一種無線裝置，其包含 相位調(diào)制器，其輸出中頻信號(hào)；及鎖相環(huán)，其耦合到所述相位調(diào)制器，所述鎖相環(huán)輸出通過來自所述相位調(diào)制器的所述中頻信號(hào)的相位調(diào)制的載波信號(hào)，其中所述鎖相環(huán)具有用于最初鎖定在所述中頻 信號(hào)的所述相位上的第一組群延遲特性及用于隨后跟蹤所述中頻信號(hào)的所述相位的第 二組群延遲特性。
12、 如權(quán)利要求11所述的無線裝置，其進(jìn)一步包含控制器，所述控制器通過改 變對(duì)應(yīng)于所述鎖相環(huán)的環(huán)路濾波器的頻率響應(yīng)來選擇性地控制所述鎖相環(huán)以鎖定在所 述中頻信號(hào)的所述相位上且隨后跟蹤所述中頻信號(hào)的所述相位。
13、 如權(quán)利要求12所述的無線裝置，其中所述環(huán)路濾波器在所述鎖相環(huán)正在跟 蹤所述中頻信號(hào)的所述相位時(shí)包含1型PLL濾波器及所述環(huán)路濾波器在所述鎖相環(huán)正 在鎖定在所述中頻信號(hào)上時(shí)包含2型PLL濾波器。
14、 一種鎖相環(huán)的環(huán)路濾波器，其包含 多個(gè)電容器；電阻器，其耦合到所述多個(gè)電容器，其中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波；及邏輯，其耦合到所述電阻器，所述邏輯改變所述環(huán)路濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中所述環(huán)路濾波器具有用于鎖定操作模式中的第一拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及用于跟蹤操作模式中的第二拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
15、 如權(quán)利要求14所述的環(huán)路濾波器，其中第一電容器耦合到電荷泵且第二電 容器耦合到電壓控制振蕩器。
16、 如權(quán)利要求15所述的環(huán)路濾波器，其中所述電阻器與所述第二電容器串聯(lián)魏A 稱n 0
17、 如權(quán)利要求16所述的環(huán)路濾波器，其進(jìn)一步包含耦合在所述電荷泵與所述 電壓控制振蕩器之間的電感器。
18、 如權(quán)利要求14所述的環(huán)路濾波器，其進(jìn)一步包含多個(gè)電感器及有源組件。
19、 如權(quán)利要求17所述的環(huán)路濾波器，其進(jìn)一步包含開關(guān)，其具有耦合到所述電阻器的極和雙擲；及經(jīng)耦合的運(yùn)算放大器，其具有耦合到所述開關(guān)的雙擲中的一個(gè)擲且還耦合到所述 第二電容器的正極輸入，其中所述運(yùn)算放大器具有反饋到負(fù)極輸入且還耦合到所述開關(guān)的另一擲的輸出。
20、 一種用于相位調(diào)制載波信號(hào)的方法，其包含將所述載波信號(hào)的相位鎖定到參考信號(hào)的相位； 調(diào)制所述參考信號(hào)的所述相位；調(diào)節(jié)所述載波信號(hào)的所述相位以對(duì)應(yīng)于所述參考信號(hào)的相位調(diào)制；及 在調(diào)節(jié)所述載波信號(hào)的所述相位以對(duì)應(yīng)于所述參考信號(hào)的所述相位調(diào)制時(shí)改變 濾波器的頻率響應(yīng)。
21、 如權(quán)利要求20所述的方法，其進(jìn)一步包含 將所述濾波器的電阻器交流接地以改變所述濾波器的頻率響應(yīng)。
22、 如權(quán)利要求21所述的方法，其進(jìn)一步包含-緩沖對(duì)應(yīng)于電容器的電壓以將所述電阻器交流接地。
23、如權(quán)利要求20所述的方法，其進(jìn)一步包含切換所述濾波器以在將所述載波信號(hào)的所述相位鎖定到所述參考信號(hào)的所述相位時(shí)包含2型PLL;及切換所述濾波器以在調(diào)節(jié)所述載波信號(hào)的所述相位以對(duì)應(yīng)于所述參考信號(hào)的所述相位調(diào)制時(shí)包含1型PLL。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種鎖相環(huán)(PLL)電路。所述PLL包括以所期望頻率輸出信號(hào)的電壓控制振蕩器。相位檢測(cè)器耦合到來自所述電壓控制振蕩器的輸出。所述相位檢測(cè)器將來自電壓控制振蕩器(VCO)的信號(hào)輸出的相位與參考信號(hào)的相位進(jìn)行比較。環(huán)路濾波器耦合到所述VCO及所述相位檢測(cè)器。所述環(huán)路濾波器具有用于將所述VCO信號(hào)的相位鎖定到所述參考信號(hào)的相位的鎖定操作模式。所述環(huán)路濾波器可隨后被置于調(diào)節(jié)所述VCO信號(hào)的相位以跟蹤所述參考信號(hào)的相位的跟蹤操作模式。
文檔編號(hào)H03L7/08GK101292425SQ200680038681
公開日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2006年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月24日
發(fā)明者加里·約翰·巴蘭坦, 古爾坎瓦爾·辛格·薩霍塔 申請(qǐng)人:高通股份有限公司