專利名稱：通過環(huán)境控制來補償本機振蕩器頻率誤差的方法和裝置的制作方法
背景技術：
I.發(fā)明領域本發(fā)明涉及電子電路。本發(fā)明尤其涉及通過控制本機振蕩器(LO)工作環(huán)境來補償LO頻率誤差的新的改進的方法和裝置。
II.相關技術的描述精確的頻率源對許多電子系統(tǒng)和裝置的工作是至關重要的。頻率源可用作為電子裝置內計時源和用作為LO來把電子裝置調諧至所需的通信信道。
現(xiàn)有許多類型的精確頻率源。在特定應用中所采用的專用型頻率源是按照特定應用的設計限制決定的。原子鐘展示極高的頻率精度級別，然而，它們的尺寸，費用和沒有調諧范圍等卻大大地限止它們在電子系統(tǒng)內的實際應用。同樣，利用石英晶體的壓電效應可設計精確的頻率源。石英晶體類頻率源小尺寸和相對精度使它們廣泛用于大多數(shù)消費類電子設備中。
應用決定所需的頻率源類型和頻率精度。用于全球定位系統(tǒng)(GPS)應用的接收機要求LO具有高的頻率精度級，以便很快地獲得從衛(wèi)星發(fā)射的GPS載波頻率上所提供的信號，并維持與信號同步。對GPS的概述將有助于解釋GPS接收機中LO頻率精度的要求。
GPS一般用于定位。GPS應用幾何原理完成定位。GPS衛(wèi)星群圍繞地球軌道運行。通過得知衛(wèi)星位置和計算從接收機至各衛(wèi)星的距離，接收機就能決定其確切的位置。
GPS接收機通過測定由衛(wèi)星發(fā)送的信號到達接收機所花去的時間來計算從衛(wèi)星至接收機的距離。一旦接收機測出離衛(wèi)星的距離，它就知道它駐留在離衛(wèi)星等距離的一些點的軌跡上。衛(wèi)星作為1個點源出現(xiàn)，離開1個點的等距離多個點的空間位置是球面。當接收機測定其離開第2只衛(wèi)星的距離時，接收機知道其位置位于第2個球面上的某個地方。然而，當已知離開2只衛(wèi)星的距離時，可能的位置就大大減少。這是因為接收機位置處于2個球面相交部分上的某個地方。兩個球面的相交部分是一個圓周。因此，接收機知道其位置處于相交的圓周上。測定接收機離開第3只衛(wèi)星的距離，就會產(chǎn)生第3個球面。第3個球面與前兩個球面相交，并也與確定第1和第2球面相交部分的圓周相交。3個球面的相交部分導致了接收機可能位于截然不同的二個點上，一旦測定由3個球面相交所產(chǎn)生的二個點，接收機能估計2個點中哪個點是正確的位置，或接收機測定其離第4只衛(wèi)星的距離。
一旦測定了離3只衛(wèi)星的距離，接收機能估計2個點中哪一個點是其正確的位置。這是可以做到的，因為2個點中1個點不象是可能的位置。2個點中1個正確的點可能是接近地球表面，而不正確的點可能在地球上空非常遠的地方，或在地球表面內的深處。如果測定了離第4只衛(wèi)星的距離，就可知道接收機的確切位置。使用4只衛(wèi)星就可知道確切位置，因為4個球面相交，將確定唯一的點。
GPS實施的主要問題是精確地測定從衛(wèi)星至接收機的距離。通過測量從衛(wèi)星發(fā)送的信號到達接收機的時間，來計算從衛(wèi)星至接收機的距離。各個衛(wèi)星發(fā)送2個載波頻率，各以唯一的偽隨機碼加以調制。1個載頻為1575.42MHz，另1個載頻為1227.60MHz。接收機解調收到的信號，取出偽隨機碼。本機生成的偽隨機碼與解調的偽隨機碼同步。2個偽隨機碼之間的延遲代表傳送信號到達的時間。通過用光速乘以到達的時間，就可決定離衛(wèi)星的距離。
所有發(fā)送衛(wèi)星是時間同步的。然而，移動接收機與衛(wèi)星同步較差。接收機對衛(wèi)星的時間同步較差，故在定位中會引入誤差。如上所述，截然不同的到達時間相當于截然不同的距離。離1個點等距離的多點空間位置是球面，其半徑等于距離。然而，如果只知道到達時間處在一段時間范圍內，該范圍是測得的時間加上或減去一些誤差，然后，只知道距離處于相應的值范圍內。在只知道距離處于一定的值范圍內的情況下，離此源等距離的多點空間位置是一個球殼。球殼的厚度等于距離測量中的誤差。3個球殼(各球殼相對于根據(jù)1只附加衛(wèi)星的1個位置估計)相交處形成2個三維體，每個三維體代表接收機位置。而得在離散距離情況下，3個球面的相交將形成2個點，而不是2個實體。
時間同步問題通過引入離第4個衛(wèi)星的距離的測量而得到部分解決。首先，時間誤差指定為1個假設值，甚至于是零。然后，測定離開3只衛(wèi)星的距離。如前所述，3個距離測量值所限定的3個球面相交形成2個截然不同的點，1個點是接收機的位置。離第4個衛(wèi)星的距離限定了第4個球面。理想情況下，即在沒有時間誤差情況下，第4個球面只在1個點上與其他3個球面相交。然而，當時間誤差出現(xiàn)時，第4個球面就不會相交。在衛(wèi)星之間沒有時間誤差。因此從接收機到1只衛(wèi)星的時間誤差和接收機到衛(wèi)星群中任何1個衛(wèi)星的時間誤差是一樣的。通過調節(jié)假設的計時誤差值可測定此計時誤差。當4個球面相交于單個點時，就可測定時間誤差。
當應用GPS實施定位時，解決計時誤差只是必須處理的問題之一。GPS定位接收機必須以較低的成本和較小的尺寸來實現(xiàn)。當GPS接收機作為消費型裝置實現(xiàn)時，尺寸和費用的制約漸漸變得重要。對無線電話的新要求包括測定呼叫者位置的能力。在緊急呼叫如在美國國內911呼叫情況下，無線電話具體的位置是重要的。然而，不管設計上物理性的制約如何，接收機必須迅速搜索和獲得衛(wèi)星信號。
接收機設計必須在費用、接收信號靈敏度和搜索時間之間采取折衷辦法。接收機設計不能同時使所有參數(shù)達到最大限度。對接收機靈敏度或搜索時間的顯著改進將會造成接收機成本增加。
對有關搜索和獲得衛(wèi)星信號的復雜性起到主要作用的是歸因于接收機LO的頻率誤差。在接收機中使用LO來使收到的信號下變頻至基帶信號。然后對基帶信號進行處理。在從GPS衛(wèi)星收到的信號情況下，基帶信號與所有可能的偽隨機碼相關，以測定哪個衛(wèi)星發(fā)起此信號和測定信號到達的時間。由于LO頻率誤差，使得搜索和獲得過程大大地復雜化。任何LO頻率誤差會產(chǎn)生必須覆蓋的附加搜索空間。又，LO頻率誤差引出必須在其上搜索到達時間的個別空間(維)。因為到達時間的搜索必須在所有可能的頻率誤差上進行，這樣，搜索空間相對于頻率誤差成正比例地增加。
許多參數(shù)對實際的和表現(xiàn)的LO頻率誤差會起作用。電路板上溫度梯度和電路工作溫度一樣影響LO頻率。此外，LO所用的頻率基準的頻率穩(wěn)定性也直接對LO頻率穩(wěn)定性起作用。另外對頻率誤差起作用的是歸因于接收機速度的多普勒偏移。甚至于在接收機LO是完全精確的情況下，由于多普勒偏移作用也可能會有可覺察的頻率誤差。偏移將引起衛(wèi)星傳輸頻率明顯地升高或降低。雖然衛(wèi)星和接收機LO都是極其穩(wěn)定，但接收機上信號仍會出現(xiàn)頻率偏移。由于接收機運動產(chǎn)生的多普勒偏移在接收機內未得到校正，并只會對接收機中已有的任何頻率誤差起作用。
現(xiàn)在需要一種方法降低LO頻率誤差來減少在基帶信號處理中必須覆蓋的搜索空間。減少搜索空間可使搜索復雜性降低，而后就會得到較高接收機靈敏度并減少搜索和采集時間。
發(fā)明概述本發(fā)明是通過特征化射頻(RF)功率放大器(PA)在第1方式中的工作來減少本機振蕩器(LO)頻率誤差的一種新的和改進的方法和裝置。在第2方式中RF PA完全一樣地工作，為LO取得1個穩(wěn)定的工作環(huán)境。
當在第1方式工作時，具有較小頻率不穩(wěn)定性的外部頻率源提供給接收機。接收機使用外部頻率源作為頻率基準。接收機用外部頻率源作為頻率基準來估計LO頻率誤差。在對頻率估計的同時，接收機監(jiān)控各種已知的對LO精度和頻率穩(wěn)定性有影響的預定參數(shù)。工作溫度和隨著電路板的溫度梯度是影響LO精度的參數(shù)例子。對電子裝置如無線電話的總的溫度起到作用的是RF PA。RFPA也對電子裝置內部的溫度梯度起到主要作用。然而RF PA不是連續(xù)工作的。因此受到監(jiān)控的一個參數(shù)是RF PA活動。利用在預定時間周期上RF PA的活動來計算有效的PA工作循環(huán)。包括有效的工作循環(huán)在內的監(jiān)控的參數(shù)值和LO頻率被存儲在存儲器中。另一種方法是頻率誤差存儲于表中。這就提供了特征化LO特點的一系列數(shù)據(jù)表。
LO可切換至第2方式，在此方式下可控制LO輸出頻率，以取得較低的頻率誤差。在第2方式中接收機不再利用外部頻率源。LO得到補償，以校正根據(jù)以前的特征而估計的誤差。當工作在第2方式時，為了把電子裝置內溫度梯度降低至最小限度，要控制RF PA活動。RF PA在第2方式中可連續(xù)活動，或在第1方式中，在電子裝置工作的同時，可按計算的有效的工作循環(huán)工作，并加以貯存。
附圖簡述通過以下詳述，并同時結合附圖將更清楚本發(fā)明特征、目的和優(yōu)點，附圖中相似的參考符可識別相應或相同的部分，其中

圖1是接收機框圖；圖2是本機振蕩器框圖；圖3是展示搜索空間的圖；圖4是實現(xiàn)LO特征的接收機框圖；圖5是實現(xiàn)LO特征和PA活動特征的接收機替換實施例的框圖；圖6A，6B是LO特征化過程的流程圖；圖7是LO補償過程的流程圖。
最佳實施例詳述圖1是普通接收機100的框圖。天線102的作用是作為如傳播信號和接收機100之間的接口。把天線102調諧至可最佳接收L波段所發(fā)出的信號，其中接收機100配置為1個GPS接收機。就1個GPS接收機而言，廣播信號源是圍繞地球軌道運行的GPS衛(wèi)星群。由天線102收到的信號耦合至下變頻器110。下變頻器110作用是把天線102所收到的RF信號下變頻為要作進一步處理的基帶信號。下變頻器110的主要組成部分是混頻器112和本機振蕩器(LO)104。下變頻器還包括濾波器和放大器(未示出)，可使形成的基帶信號的質量達到最好。收到的信號在下變頻器110內從天線102耦合至混頻器112。在下變頻器110內信號的任何濾波和放大均未示出，這是為了使框圖簡化成它的功能部件?；祛l器112作用是有效地把收到的信號和LO114信號相乘。由混頻器112形成的信號輸出以2個主頻率為中心?；祛l器112輸出的1個頻率分量以收到的信號中心頻率和LO114工作頻率的和為中心。混頻器112輸出的第2個頻率分量以收到的信號中心頻率的LO114工作頻率之間的差為中心。當收到的信號是正交調制時，在下變頻器110中使用2只混頻器112，113。收到的信號用作為至2只混頻器112，113的輸入。第1只混頻器112的第2輸入是LO110信號。第2混頻器113的第2輸入是在移相器(未示出)中經(jīng)過90度偏置的LO114信號。第1混頻器112形成的輸出標記為同相輸出(I)，第2混頻器113形成的輸出標記為正交相位輸出(Q)。
來自下變頻器110的I和Q輸出分別耦合至濾波器122和124，用來除去來自混頻器112，113的不需要的頻率成分，并在后續(xù)的信號處理之前，預處理此下變頻過的信號。
經(jīng)過濾波的I和Q信號耦合至一組相關器130。相關器130利用數(shù)字信號處理技術來處理I和Q信號。相關器在模數(shù)轉換器(ADC)中使I和Q信號數(shù)字化，以允許數(shù)字信號處理。當接收機配置為GPS定位時，相關器130用來測定收到的衛(wèi)星信號的相位偏置。接收機100在第1次被供電時，并未事先了解其位置。接收機100通過搜索由各衛(wèi)星發(fā)射的所有可能的偽隨機碼序列，測定其首次位置。又，接收機100必須搜索所有可能的偽隨機碼的所有可能的相位。搜索是由一些相關器來進行，它們同時把接收機所需的搜索時間減少至最小限度的。各相關器以單一的偽隨機序列工作。相關器試圖測定內部產(chǎn)生的偽隨機碼相對于從衛(wèi)星上接收到的碼的相位偏置。由于碼的隨機特性，與衛(wèi)星信號不相一致的偽隨機碼沒有相關性。除非2個碼的信號相位是一致的，否則正確的偽隨機碼與收到的信號也沒有相關性。因此相關器130只在相關器中指示2個信號相位一致時，具有和所收到的信號相同的偽隨機碼的相關性。
相關器結果耦合至峰值檢測140處理器。一些相關器并聯(lián)工作，同時把結果供至峰值檢測140處理器。峰值檢測140處理器為收到的信號測定最可能的偽隨機碼和相位偏置。
GPS對各衛(wèi)星應用正交碼。這可使所有衛(wèi)星按同一頻率同時發(fā)射。接收機同時被給予來自多個源的信息。多個相關器130相互獨立地工作，能在其他正交碼出現(xiàn)時測定收到的偽隨機碼的相位。因此，峰值檢測140處理器同時被提供多個相關數(shù)字，它們識別一些偽隨機碼和這些碼的相位偏置。因為各衛(wèi)星被指定1個偽隨機碼，所以偽隨機碼標識就可把特定衛(wèi)星識別為它的1個碼源。此外，測定碼的相位偏置可確定該信號的到達時間。處理器150分析峰值檢測140處理器中的信息，計算接收機100的位置。偽隨機碼和碼相位偏置的同時測定可使處理器150在峰值檢測器140處理器更新時作出接收機位置的估計。
然而，如果下變頻器110內LO114的頻率不精確，搜索過程就復雜了。圖2示出一只典型的綜合了鎖相環(huán)路(PPL)的LO200?；鶞收袷幤?02用作為PLL的頻率基準。基準振蕩器202可以是1只固定的振蕩器，或是1只具有小范圍調諧的穩(wěn)定的壓控振蕩器(VCO)。無線電話應用壓控溫度補償晶體振蕩器(VCTCXO)作為基準振蕩器202。在VCO用作為基準振蕩器202時，還要供給一條基準調節(jié)控制線204。
基準振蕩器202的輸出耦合至基準分配器210。基準分配器210用來劃分基準振蕩器202頻率。這點很重要，因為PLL輸出頻率正比于相位檢測器220的頻率輸入?；鶞史峙淦?10輸出作為提供至相位檢測器220的1個輸入。
VCO240產(chǎn)生PLL輸出244。VCO必須能在PLL所需的頻率范圍內調諧。施加至VCO控制線的電壓可測定工作頻率。PLL輸出244可用作為下變頻器中的混頻器輸入。PLL輸出244也耦合至輸出分配器250的輸入。輸出分配器250標定頻率輸出244，這樣到相位檢測器220的頻率輸入(基準振蕩器204的定標輸出)與輸出分配器250定標因數(shù)相乘，形成所需的輸出頻率。輸出分配器250的輸出作為提供至相位檢測器220的第2輸入。
相位檢測器220把基準分配器210輸出和輸出分配器250輸出進行比較，產(chǎn)生1個誤差信號作為輸出。來自相位檢測器220的誤差信號輸出耦合至環(huán)路濾波器230。環(huán)路濾波器230的頻帶限制了來自相位檢測器220的誤差信號。環(huán)路濾波器230輸出用作為VCO240的控制電壓。因此，可以看出PLL輸出244可從基準振蕩器202的頻率精度得到其頻率精度。
LO頻率精度的誤差使搜索過程復雜化。各相關器必須覆蓋的全部搜索空間300示于圖3。GPS接收機中各相關器必須搜索所有碼的相位可能性。碼的相位搜索空間310作為垂直搜索空間示于圖3。碼的相位搜索空間310的各小格代表最小可辨別的相位差。用于GPS的短長度偽隨機碼是1023位長。對所有大于零的碼相位偏置，如果碼的偽隨機本質造成可忽視的相關性，則碼的相位搜索空間必須覆蓋所有潛在的碼的相位。因此，在碼的相位搜索空間310中至少需要1023小格，以便唯一地識別偽隨機碼的相位。
從圖3中可看出，頻率搜索空間320的增大正比例地增加全部搜索空間300。頻率搜索空間320代表附加的搜索范圍，因為頻率誤差互相不包括任何碼的相位誤差。頻率搜索空間320中每1小格代表是最小可辨別的頻率跨度。最小可辨別的頻率跨度的大小是采樣數(shù)和總積累時間的函數(shù)。當總積累時間增加時，最小可辨別的頻率跨度就減少。又，需要有足夠的采樣數(shù)，以取得所需的可辨別的頻率跨度。LO偏移的增加會造成頻率搜索空間320的增大。
接收機將在全部搜索空間300中限定的各小格內的采樣相關。連續(xù)的結果加以累積，以進一步提高收到的信號的信噪比(SNR)。LO偏移引起在一些與頻率偏移相對應的小格中出現(xiàn)累積結果。信號的“抹去”以一些頻率小格中的陰影示于圖3。沒有展出偏移的LO會使得在單一頻率小格中出現(xiàn)累積結果。通過提高SNR，可大大地提高信號識別。
圖4示出在具有GPS能力的無線電話400中LO穩(wěn)定電路框圖。無線電話400裝有通過無線電話系統(tǒng)進行通信的電話收發(fā)機410。無線電話400也裝有GPS接收機420幫助定位。在圖4所示的實例中，無線電話400可以電話方式工作，也可以GPS方式工作，但二種方式不能同時工作。然而，如果在無線電話400中有足夠的處理能力，則電話和GPS兩種方式也可同時工作。
使用天線402把射頻(RF)信號耦合至無線電話和把來自無線電話的射頻信號進行耦合。通過無線402耦合的RF信號包括電話收發(fā)機410發(fā)送和接收信號以及GPS接收機420用的接收信號。在圖4所示實施例中，GPS接收機420和電話接收機410共享1個共用的LO450。如上所述，LO450的不精確會對GPS接收機420造成較大的搜索空間。因此，圖4示出的實施例應用由電話收發(fā)機410收到的信息來特征化LO450，這樣當GPS接收機420進行搜索時，LO450頻率誤差可減少至最小限度。
為了特征化內部LO450，提供給無線電話400一個具有高頻率穩(wěn)定性的外部信號。在如“電信工業(yè)協(xié)會(TIA)/電子工業(yè)協(xié)會(EIA)95-B雙模式擴頻系統(tǒng)的移動臺-基站兼容性標準”中所規(guī)定的碼分多址系統(tǒng)(CDMA)之類的無線系統(tǒng)中，信號由基站連續(xù)廣播。由基站連續(xù)廣播的信號包括導頻信道的和同步信道的。這兩種信號都呈現(xiàn)高頻率穩(wěn)定性，其中任何一種信號都可用作為特征化LO450所需的外部基準。
為工作在CDMA系統(tǒng)(如TIA/EIA95-B所規(guī)定的)中設計的無線電話400在接收機內裝有搜索器來連續(xù)搜索出現(xiàn)的導頻信號。在無線電話400中，電話收發(fā)機410內接收機接收由基站(未示出)發(fā)送的導頻信號。
無線電話400在GPS方式中能利用出現(xiàn)的導頻信號來改進信號捕獲。接收機利用頻率穩(wěn)定的導頻信號作為外部頻率基準來測定LO450的頻率誤差。由接收機測定的頻率誤差報告至振蕩器特征化電路430。又，傳感器440，442分布在整個無線電話400中，監(jiān)控對LO450頻率誤差起作用的因數(shù)。傳感器440，442可監(jiān)控的因數(shù)包括，但不限于溫度、溫度梯度、RF功放(PA)工作、RF PA工作循環(huán)、電池電壓、按時累積的功率、濕度或任何其他可確定為對LO 450頻率誤差起作用的可變因素。傳感器440把信號耦合至振蕩器特征化電路430。對應于傳感器440讀數(shù)的一些數(shù)字化值被平均，此平均值貯存于存儲器434中的一個數(shù)組中。如果傳感器440輸出一個模擬值，振蕩器特征化電路430在平均和貯存此平均值于存儲器434中之前，要把讀數(shù)先進行數(shù)字化。如果傳感器440輸出一個數(shù)字值，則振蕩器特征化電路430不需要進一步調整信號，只要保存此傳感器440平均化的數(shù)字式讀數(shù)即可。組成振蕩器特征化電路一部分的1個處理器432實施平均功能。
振蕩器特征化電路430也可平均一些由電話收發(fā)機410測定和報告的頻率誤差讀數(shù)。平均的頻率誤差讀數(shù)也貯存在存儲器434中的一個數(shù)組中。平均的頻率誤差貯存在與相應的傳感器440-442平均讀數(shù)有關的存儲器434地方。用此方法可以編錄LO450的工作環(huán)境以及相應的頻率誤差的瞬時狀態(tài)。只要無線電話400工作在電話方式時，振蕩器特征化電路430繼續(xù)累積新的傳感器440讀數(shù)和相應的頻率誤差。當無線電話400在GPS方式中工作時，振蕩器特征化電路430利用以前保存的傳感器440讀數(shù)和頻率誤差信息在信號捕獲方面幫助GPS接收機420。
為了幫助GPS信號捕獲，振蕩器特征化電路430讀出各傳感器440-442值。然后處理器432把當前傳感器440-442值與以前一組存儲值進行比較。如以前貯存的對應于傳感器440-442讀數(shù)值那樣來測得可能的LO450頻率誤差。如果確切的傳感器440-442讀數(shù)未出現(xiàn)在數(shù)組中，處理器就在現(xiàn)有值之間采用插入法，或根據(jù)現(xiàn)有值進行外推法。從而振蕩器特征化電路430測定可能的LO450頻率誤差。振蕩器特征化電路430然后產(chǎn)生誤差信號，施加至LO控制線438，以補償頻率誤差。在1個實施例中，誤差信號從數(shù)字值轉換至模擬值，再加至使用過采樣的高動態(tài)范圍Δ-Σ調制器作為數(shù)模轉換器的LO。振蕩器特征化電路430也可另外地在信息總線436上發(fā)送頻率誤差值至GPS接收機420。知道頻率誤差可使GPS接收機420縮小搜索空間，并只用較少的計算就可獲得信號。振蕩器特征化電路430另外也可提供兩個校正值的組合。振蕩器特征化電路430在剛進入GPS方式時，提供給GPS接收機420的是1個頻率誤差指示，然而，在無線電話400保持在GPS方式同時，通過對LO控制線438提供1個信號可校正任何頻率偏移。主動校正LO450頻率偏移，可使信號抹去減少至最小限度，信號抹去發(fā)生在持續(xù)的相關性累積期間，當LO450頻率在多個頻率小格上偏移時。
使用提供至LO控制線438上信號，在綜合了PLL的LO200上可進行LO450頻率誤差補償，如圖2所示。讓我們回到圖2，曾提到輸出頻率244與基準振蕩器202輸出是成正比的。一旦已知基準振蕩器202的VCO增益，就可測定對于基準調節(jié)204電壓中給定的變化，輸出頻率244的變化。因此，圖4的振蕩器特征化電路430可計算驅動綜合了PLL的LO200的基準調節(jié)204線的電壓，以補償測定的頻率誤差。
圖5示出了無線電話500另1實施例。圖5的無線電話500的實施基本上如同圖4所示的無線電話400。然而，圖5的無線電話500裝有發(fā)射機520的附加監(jiān)控措施。工作在如TIA/EIA95-B所規(guī)定的1個系統(tǒng)中的無線電話500利用發(fā)射機520與基站通信。發(fā)射機520裝有功率放大器(PA)522，以供給足夠的RF功率，保證與基站通訊。然而，PA522不十分有效，消耗功率量卻相對較大。PA522的效率相對較低，導致大量功率以熱的形式而耗散。PA522大量熱耗散對電話收發(fā)機510的工作溫度起到極大的作用。此外，因為PA522作為1個點熱源出現(xiàn)，故在整個無線電話500上會產(chǎn)生熱梯度。振蕩器特征化電路430利用PA522對無線電話500工作環(huán)境的控制。當無線電話500在第1方式工作時，振蕩器特征化電路430監(jiān)控PA522工作。
工作在CDMA通信系統(tǒng)(如TIA/EIA95-B所規(guī)定的)的無線電話500不是連續(xù)工作的。相反，PA522是循環(huán)地接通和斷開，以響應于電話收發(fā)機510的需要。就無線電話500從活動呼叫轉移至等待狀態(tài)而言，PA522循環(huán)時間較長。就工作在脈沖式數(shù)據(jù)方式中的發(fā)射機520而言，此循環(huán)時間可能非常短?？梢钥闯?，PA522工作循環(huán)周期直接影響熱耗散和相應地在整個無線電話500上的熱梯度。
工作在第1方式的振蕩器控制電路430在控制總線524上監(jiān)控PA522工作。第1方式可能表示電話方式，其中無線電話500與無線系統(tǒng)通信。振蕩器特征化電路430通過對預定的采樣數(shù)的開/關循環(huán)周期加以平均，或維持工作中開/關周期平均數(shù)，來測定PA522工作循環(huán)周期。計算出的PA522工作循環(huán)周期貯存在存儲器434中。
振蕩器特征化電路430在第2方式中可從對PA522監(jiān)控切換至對PA522的控制。第2方式代表GPS方式，其中無線電話500從GPS衛(wèi)星獲得信號和測定無線電話500的位置。振蕩器特征化電路430從存儲器434中檢出計算好的工作循環(huán)周期，并使PA522按循環(huán)周期工作。電話收發(fā)機510內驅動器PA’s(未示出)在第2方式中是不予工作的，因此發(fā)射機520也不會發(fā)出任何干擾輻射。通過使PA522如在之前第1方式工作那樣相同的循環(huán)周期中循環(huán)，就可產(chǎn)生穩(wěn)定的無線電話500工作環(huán)境。因此，從第1方式至第2方式的轉換并不會使PA522完全不工作，PA522完全不工作會造成無線電話500內熱梯度變化。在另1實施例中，振蕩器特征化電路430只能使PA522工作，沒有工作循環(huán)周期。另1實例的優(yōu)點是實施簡單。在第1方式中不需要監(jiān)控PA522工作循環(huán)周期。然而，工作是簡單了，卻犧牲了環(huán)境精度。在第2方式中，只是使PA522工作，則容易造成不同于第1方式中的工作環(huán)境。在第1方式中，PA522是空閑的，在變化至第2方式時使PA522工作，這實際上是使無線電話500的工作環(huán)境的變化達到最大限度。
在另1實施例中，其中PA522除了周期循環(huán)地工作，還結合多種工作方式，振蕩器特征化電路430在第1方式時監(jiān)控PA522工作方式，并在第2方式時，重建該工作方式。
圖6A和6B示出LO特征化過程的方塊圖。參照圖6A，此過程開始于方塊602。方塊602代表由控制處理器起始LO特征化過程。一旦過程開始，例行程序就進入接收外部頻率源的方塊604。外部頻率源可輸入至接收機或通過空中被接收，如圖4和圖5的接收機所述。外部頻率源用作為方塊606中頻率基準，以計算LO頻率誤差。其中CDMA導頻信號用作為外部頻率源，CDMA接收機測定LO頻率誤差。例行程序進入方塊608，把方塊606中測定的頻率誤差值加以貯存。然后，例行程序進入判決方塊610，以測定預定的頻率誤差采樣數(shù)j是否已保存。預定數(shù)j代表平均的頻率誤差采樣個數(shù)。此數(shù)可以低至1和高至實施設備中硬件和計時等約束條件可容許的數(shù)。如果j個采樣尚未保存，則例行程序回到604，以取得附加采樣。一旦預定的采樣個數(shù)j已保存，例行程序進入方塊620，在此j個頻率誤差采樣得以平均。在另1實施例中，可計算出頻率誤差的移動平均數(shù)。移動平均的優(yōu)點是在非常長的時間周期內可特征化LO頻率，缺點是移動平均不能很快地響應造成LO頻率誤差的工作環(huán)境的變化。
一旦采樣已得以平均，例行程度進入方塊622，在此把平均頻率誤差保存在存儲器中。在平均的頻率誤差保存后，例行程序進入點630。點630并不代表例行程序的功能。而是此點只用來聯(lián)結圖6A至圖6B。例行程序在圖6B中繼續(xù)進行，而后例行程序進入方塊640。在此，接收到傳感器讀數(shù)。至少要求1個傳感器讀數(shù)，傳感器讀數(shù)的上限受到實施裝置中現(xiàn)有的硬件和處理能力的限制。PA工作是受監(jiān)控的參數(shù)之一。監(jiān)控PA工作不需要傳感器，而是PA工作線需加以監(jiān)控。在方塊642中，傳感器讀數(shù)各自地保存在存儲器中。例行程序進入判決方塊650，以測定來自各傳感器的第2個預定的采樣個數(shù)K是否已保存。如果尚未獲得和保存第2個預定的傳感器讀數(shù)數(shù)目K，例行程序回到640，以獲得進一步采樣。一旦第2個傳感器采樣預定數(shù)目K已得到，并保存的話，例行程序進入660，在此，各傳感器讀數(shù)在以前保存的K個值上加以平均。就待平均的頻率誤差采樣個數(shù)而言，由設計者選擇待平均的傳感器讀數(shù)的數(shù)目。平均PA活動采樣數(shù)就可估計在平均期間的PA工作循環(huán)。最好是維持PA工作的運行平均，就可在各采樣后不斷更新工作循環(huán)。在方塊662中，平均的傳感器讀數(shù)保存在存儲器中。到此為止，LO特征化過程是完成了，例行程序可能結束，也可以通過環(huán)路返回至點603，繼續(xù)特征化LO，如圖6B所示。
圖7示出在至少1個LO特征化例行程序的循環(huán)中工作一次的LO補償例行程序方塊圖。例行程序開始于方塊702。此開始表示可實施GPS接收機和電話收發(fā)機的無線電話中的GPS方式的啟動。另1種可能是此開始代表LO特征化例行程序的1個環(huán)路結束，在此LO特征化過程繼續(xù)時，也繼續(xù)出現(xiàn)LO補償。
例行程序進入方塊704，讀此傳感器值。這些傳感器讀數(shù)代表最近的傳感器讀數(shù)。然后例行程序進入判決方塊710，在此傳感器值與以前貯存的傳感器值進行比較。如果傳感器讀數(shù)匹配已存在于特征化數(shù)組中的值，例行程序進入方塊730，在數(shù)組中查找對應于保存的傳感器值的頻率誤差。然而，如果傳感器值尚未存在于LO特征化數(shù)組中，例行程序進入方塊720，在此通過內插或外插此保存的傳感器讀數(shù)，來與最近的傳感器讀數(shù)相匹配，并因此估計LO頻率誤差，從而計算頻率誤差。例行程序從方塊720或730進入方塊740，在此根據(jù)估計的頻率誤差計算合適的LO校正值。通過從LO特征化數(shù)組中確定頻率誤差并在了解有關LO控制線信號至輸出頻率的轉換函數(shù)基礎上計算LO控制信號，可以計算LO校正值。在LO控制線是為VCO的1個電壓控制信號時，通過VCO增益測定轉移函數(shù)。一旦LO校正值測定后，例行程序進入方塊742，在此，例行程序把LO校正值加至LO。另一種方法是，即除了施加校正值外，例行程序可向GPS接收機報告數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)可由測定的LO頻率誤差和任何加至LO的任何校正值組成。然后，例行程序進入750，在此，從存儲器中檢出計算的PA工作循環(huán)周期。之后，例行程序進入方塊752，使PA按計算的工作循環(huán)周期工作。然后例行程序返回至塊704，根據(jù)新的傳感器讀數(shù)來更新LO校正值。GPS接收機使用此信息和得到補償?shù)腖O，能很快地有效地獲得信號。
本文提供的最佳實施例的上述說明能使本行業(yè)專業(yè)人員制作和使用本發(fā)明。顯然對本行業(yè)專業(yè)人員來說，對這些實例還可方便地作出許多改進，在不采用本發(fā)明本領的情況下，本發(fā)明規(guī)定的普通原理也可應用至其他實施例。因此，本發(fā)明不想局限于這里所示的實施例，而是應符合與本文揭示的原則和新的特征相一致的最寬范圍。
權利要求
1.一種補償本機振蕩器(LO)頻率誤差的裝置包括LO；耦合至LO的接收機，用來接收外部頻率源和根據(jù)外部頻率源計算LO頻率誤差；功率放大器(PA)；最少一個傳感器用來監(jiān)控至少一個對LO頻率誤差起作用的可變參數(shù)；和振蕩器特征化電路用來接收計算好的LO頻率誤差和來自最少一個傳感器的讀數(shù)和監(jiān)控PA活動；其特征在于振蕩器特征化電路根據(jù)PA活動、計算好的LO頻率誤差和來自最少一個傳感器的讀數(shù)產(chǎn)生一個補償信號。
2.按照權利要求1的裝置，其特征在于振蕩器特征化電路在第一方式中計算PA工作循環(huán)周期和在第二方式中根據(jù)計算的PA工作循環(huán)周期控制PA活動。
3.按照權利要求1的裝置，其特征在于工作在第一方式的振蕩器特征化電路把來自最少一個傳感器的讀數(shù)、計算的PA工作循環(huán)周期和計算的LO頻率誤差都存儲于存儲裝置中，工作在第二方式的振蕩器特征化電路產(chǎn)生補償信號。
4.按照權利要求3的裝置，其特征在于振蕩器特征化電路通過把來自最少一個傳感器的最新一組讀數(shù)與存儲在存儲裝置中的讀數(shù)進行比較產(chǎn)生補償信號，和根據(jù)存在存儲裝置中相應的計算的LO頻率誤差產(chǎn)生補償信號。
5.按照權利要求3的裝置，其特征在于振蕩器特征化電路在第二方式中根據(jù)計算的PA工作循環(huán)周期使PA工作。
6.按照權利要求1的裝置，其特征在于接收機是無線電話接收機。
7.按照權利要求6的裝置，其特征在于無線電話接收機適于接收碼分多址(CDMA)信號。
8.按照權利要求7的裝置，其特征在于外部頻率源是CDMA導頻信號。
9.按照權利要求8的裝置，其特征在于工作在第一方式的振蕩器特征化電路把來自最少一個傳感器的讀數(shù)、計算的PA工作循環(huán)周期和計算的LO頻率誤差等存儲在存儲裝置中，工作在第二方式的振蕩器特征化電路產(chǎn)生補償信號并使PA按照計算的PA工作循環(huán)周期進行工作。
10.按照權利要求9的裝置，其特征在于振蕩器特征化電路把補償信號加至LO來校正LO頻率誤差。
11.按照權利要求9的裝置，其特征在于第一方式是無線電話方式。
12.按照權利要求11的裝置，其特征在于第二方式是全球定位系統(tǒng)(GPS)方式。
13.按照權利要求9的裝置，其特征在于最少1個傳感器包括溫度傳感器。
14.一種補償本機振蕩器(LO)頻率誤差的方法包括在第一方式中監(jiān)控最少一個傳感器的讀數(shù)；監(jiān)控LO頻率誤差。在第一方式中監(jiān)控功率放大器(PA)活動；根據(jù)在第一方式中監(jiān)控的最少一個傳感器的讀數(shù)和LO頻率誤差，在第二方式中補償估計的LO頻率誤差。
15.按照權利要求14的方法，其特征在于監(jiān)控LO頻率誤差的步驟包括接收外部頻率源；和通過把外部頻率源和LO頻率相比較，產(chǎn)生LO頻率誤差。
16.按照權利要求14的方法進一步包括在第一方式中計算PA工作循環(huán)周期；和在第2方式中按照計算的PA工作循環(huán)周期控制PA。
17.按照權利要求16的方法，其特征在于補償步驟包括接收一組來自最少一個傳感器的最近讀數(shù)；利用來自最少一個傳感器的一組最近讀數(shù)和來自最少一個傳感器的在第二方式接收到的讀數(shù)，產(chǎn)生估計的LO頻率誤差；從估計的LO頻率誤差產(chǎn)生LO校正信號，和施加LO校正信號來補償LO。
18.按照權利要求14的方法，其特征在于外部頻率源是碼分多址(CDMA)導頻信號。
19.按照權利要求18的方法，其特征在于最少一個傳感器包括溫度傳感器。
20.按照權利要求14的方法，其特征在于第二方式是全球定位系統(tǒng)(GPS)方式。
全文摘要
通過特征化振蕩器工作環(huán)境，把振蕩器頻率誤差減少至最小限度。一種電子裝置監(jiān)控可確定的對內部頻率源的頻率精度有影響的參數(shù)。溫度是已知的對內部頻率源頻率有影響的一個參數(shù)，對裝置溫度起主要作用的是RF功率放大器(PA)。此電子裝置采集和貯存PA活動電平。計算預定的時限內有效的PA工作循環(huán)周期。當要求LO工作于高穩(wěn)定方式時，通過使PA按經(jīng)計算的工作循環(huán)周期工作來穩(wěn)定LO工作環(huán)境。
文檔編號H03L7/06GK1529939SQ01812315
公開日2004年9月15日 申請日期2001年5月8日 優(yōu)先權日2000年5月9日
發(fā)明者C·派屈克, S·G·尤尼斯, C 派屈克, 尤尼斯 申請人:高通股份有限公司