專利名稱：嵌套數(shù)字△-∑調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及使用頻率合成器合成射頻以輸出期望的頻率。
背景技術(shù)：
無線通信器件通過以特定射頻發(fā)送和接收信息來進行通信。這些特定射頻可以是通信信道，就像收音機上的頻道。為了在收音機上接收特定電臺，調(diào)諧到該電臺廣播的無線電頻率是重要的。如果不正好調(diào)諧到無線電臺正在廣播的正確頻率上，則收音機有可能接收到噪聲或不那么清楚的信號。無線通信器件通常使用頻率合成器來設(shè)置通信信道的頻率。就像上面的收音機的例子，對于可靠和有效的無線通信而言，正確和精確地產(chǎn)生特定射頻是重要的。為了生成特定的射頻，頻率合成器常需要使用參考頻率來產(chǎn)生所需頻率。在不使頻率合成器的設(shè)計變得非常復(fù)雜的情況下，很難產(chǎn)生精確的頻率合成器。

發(fā)明內(nèi)容
本公開在一些實施例中提供了用于射頻合成器方法和系統(tǒng)，以在大射頻范圍上生成精確的頻率。射頻合成器可以提供高分辨率的頻率生成并且仍然在射頻范圍提供精確的頻率。在一些實施例中，分數(shù)N合成器系統(tǒng)可用于從參考頻率生成輸出頻率的信號，其中所述輸出頻率是使用第一模量和第二模量生成的，第一模量和第二模量用于確保輸出頻率可以設(shè)置到準確值。在某些實施例中，射頻合成器使用可編程第二模量Μ2(其可以是也可以不是2的冪次方)來定義fv。。= (N0+ (WM2) /M1) fPD。在這種情況下分辨率由乘積M1XM2確定，而非由M1單獨確定。利用適當(dāng)選擇的仏和乂，可以準確地設(shè)置輸出頻率fvco的期望實際值。在一些實施例中，提供一種分數(shù)N頻率合成器，其允許準確設(shè)置頻率fv。。并且維持二的冪次方模量分頻器的雜散(spur)性能。此外，通過仔細選擇第一 DDSM和第二 DDSM的鐘控頻率可以提高嵌套分數(shù)N頻率合成器的頻譜性能。


根據(jù)下面參照附圖對本發(fā)明的實施例的描述，將更清楚地理解本發(fā)明，實施例僅以示例方式給出，附圖中:圖1示出分數(shù)N頻率合成器的框圖；圖2示出分數(shù)N頻率合成器中的分頻器控制器；圖3示出用于分數(shù)N頻率合成器的Mash1-1-1ddsM1架構(gòu)的實現(xiàn)；圖4示出根據(jù)一實施例的分數(shù)N頻率合成器的框圖；圖5示出兩級嵌套分數(shù)N頻率合成器中的分頻器控制器，說明了其架構(gòu)；圖6示出根據(jù)一實施例具有模量M1的DDSM1和具有模量M2的DDSM2的實現(xiàn)；圖7示出根據(jù)一些實施例在兩級嵌套分數(shù)N頻率合成器的分頻器控制中的頻譜成分Ytl;以及圖8示出在硅中實現(xiàn)的圖4至6的兩模量嵌套結(jié)構(gòu)所獲得的結(jié)果。
具體實施例方式本公開提供根據(jù)一些實施例的用于射頻合成器的方法和系統(tǒng)，以在大射頻范圍上生成精確的頻率。通常，對于射頻合成器而言，在頻率合成器的分辨率和范圍之間存在權(quán)衡。它類似于選擇測量尺度來測量東西的情況。雖然尺子可能擅長測量小物品，例如紙夾，但是對于測量大房間的尺寸而言并不理想。尺子的范圍會受到事先選擇的其固有分辨率所限制。同樣，射頻合成器難以在生成精確頻率的同時還覆蓋頻率范圍中的諸多頻率。這是因為射頻合成器使用參考頻率，參考頻率被縮放以提供輸出頻率。一般來說，過去解決分辨率和范圍問題的努力都終結(jié)于復(fù)雜的系統(tǒng)和/或性能問題。最廣泛使用的類型被稱為分數(shù)N合成器，其輸出頻率由fv。。= (^+N1ZM1) fPD定義，其中fPD是非常精確的頻率，通常由晶體振蕩器定義，Nc^N1和M1是整數(shù)。M1稱為模量，并且確定頻率分辨率fMS = fPD/M10fPD通常是IOHz的倍數(shù)，M1是2的冪次方。對于許多所需的fv。。實際值，不可能準確地設(shè)置fv。。，因為在2的冪次方除以十的倍數(shù)時必然有余數(shù)。分數(shù)N頻率合成器產(chǎn)生是精準參考頻率的有理數(shù)倍的頻率fv。。。fvco的精度取決于模量，出于執(zhí)行速度和容易度的原因，模量通常是2的冪次方。當(dāng)模量是2的冪次方時，fvco有固有誤差并且不能被準確地設(shè)置；這是一個問題。在整數(shù)N頻率合成器中，輸出和參考頻率之間的關(guān)系是

fyco — N0fpD ；其中Nci是正整數(shù)。最小頻率步長由下式定義。fres = fPD在需要信道間隔fcs的系統(tǒng)中，可以設(shè)置fcs = fPD。為了衰減鑒相器輸出端的參考雜散(在頻率fPD處)，環(huán)路濾波器需要遠小于fPD的帶寬(通常是fPD的十分之一或更甚)。這有兩個重要后果:I)環(huán)路的瞬態(tài)響應(yīng)較慢，以及2)環(huán)路濾波器中的儲能元件實體上是大的。一種改善的解決方案是所謂的分數(shù)N頻率合成器；這具有更大的環(huán)路帶寬，導(dǎo)致更快的瞬態(tài)響應(yīng)和更小的環(huán)路濾波器。整數(shù)N合成器具有固定的分頻比N。相比之下，在分數(shù)N頻率合成器中，分頻比以頻率fs更新，如圖1和2所示。分頻比的該即時值由分頻器控制器確定。分頻器控制器的典型實現(xiàn)包含具有輸AN1、模量M1和輸出Y1的數(shù)字Λ - Σ (Delta-Sigma)調(diào)制器(DDSM)以及求和元件。DDSM由分頻器的輸出以頻率fs鐘控。選擇N1和M1使得Y1的平均值是N1/M10輸出和參考頻率之間的關(guān)系是
權(quán)利要求
1.一種分數(shù)N合成器，其生成輸出頻率信號，該分數(shù)N合成器包括: 輸入，其接收參考頻率，該參考頻率被改變以生成所述輸出頻率信號； 分頻器控制器，其使用第一模量和第二模量來確定分頻比以減小該輸出頻率信號中的余數(shù)誤差；以及 輸出，其輸出所述輸出頻率信號。
2.如權(quán)利要求1所述的分數(shù)N合成器，其中，該第一模量包括設(shè)置為2的冪本方的值。
3.如權(quán)利要求1所述的分數(shù)N合成器，其中，該第一模量與第一調(diào)制器相關(guān)聯(lián)，該第一調(diào)制器被鐘控從而以第一時鐘頻率運行，該第二模量與第二調(diào)制器相關(guān)聯(lián)，該第二調(diào)制器被鐘控從而以第二時鐘頻率運行。
4.如權(quán)利要求3所述的分數(shù)N合成器，其中，該第二時鐘頻率設(shè)置為以比該第一時鐘頻率更低的頻率運行。
5.如權(quán)利要求1所述的分數(shù)N合成器，其中，該第二模量是可編程的，且該第二模量被嵌套在該第一模量內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的分數(shù)N合成器，其中，該第一模量與數(shù)字Λ-Σ調(diào)制器相關(guān)聯(lián)，該第二模量與嵌套數(shù)字Λ - Σ調(diào)制器相關(guān)聯(lián)。
7.如權(quán)利要求1所述的分數(shù)N合成器，其中，該輸出頻率和該參考頻率之間的關(guān)系由以下方程式確定:
8.如權(quán)利要求1所述的分數(shù)N合成器，其中，該第一模量與第一調(diào)制器相關(guān)聯(lián)，該第二模量與第二調(diào)制器相關(guān)聯(lián)，該第二調(diào)制器的輸出通過與該第一調(diào)制器相關(guān)聯(lián)的傳遞函數(shù)被加權(quán)。
9.一種在分數(shù)N頻率合成器中產(chǎn)生輸出頻率信號的方法，包括如下步驟: 在該分數(shù)N頻率合成器處接收參考頻率； 使用第一模量和第二模量確定該分數(shù)N頻率合成器中的分頻比以減小該輸出頻率信號中的余數(shù)誤差；以及 從該分數(shù)N頻率合成器輸出該輸出頻率信號。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括:以該第一模量的值操作第一調(diào)制器，以及以該第二模量的值操作第二調(diào)制器。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括:鐘控該第一調(diào)制器從而以比該第二調(diào)制器更聞的頻率運行。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括:改變該第二模量的值以減小該輸出頻率信號中的余數(shù)誤差。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，該第一模量與數(shù)字Λ-Σ調(diào)制器相關(guān)聯(lián)，該第二模量與嵌套數(shù)字Λ-Σ調(diào)制器相關(guān)聯(lián)。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，包括通過與該第一模量相關(guān)聯(lián)的傳遞函數(shù)對該第二調(diào)制器的輸出進行加權(quán)的步驟。
15.一種分頻器控制器，用于在嵌套分數(shù)N頻率合成器中使用，所述控制器適用于從參考頻率產(chǎn)生輸出頻率的信號，其中，所述輸出頻率利用第一模量和第二模量產(chǎn)生，所述第一模量和第二模量配置為確保所述 輸出頻率能設(shè)置到準確值。
全文摘要
提供了嵌套數(shù)學(xué)Δ-∑調(diào)制器。一種系統(tǒng)和方法，其提供在大射頻范圍上產(chǎn)生精準頻率的射頻合成器。該射頻合成器可提供高分辨率的頻率生成且仍在射頻范圍上提供精準的頻率。精度和分辨率且同時維持大的操作范圍來自于頻率合成器產(chǎn)生作為多個模量的乘積的頻率的能力。例如，可以利用第一模量和第二模量從參考頻率產(chǎn)生頻率。多個模量可以利用分數(shù)N頻率合成器中的嵌套數(shù)字Δ-∑調(diào)制器實現(xiàn)。
文檔編號H03M3/00GK103178857SQ201210598990
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者M·P·肯尼迪 申請人:科克大學(xué)學(xué)院