專利名稱：頻率合成器及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及合成頻率的領域。特別是，本發(fā)明涉及一種頻率合成 器、 一種鎖相環(huán)以及一種跳頻合成器，并且還涉及一種用于初始化鎖相 環(huán)的方法和一種在合成器中進行跳頻的方法。
背景技術：
在移動通信系統(tǒng)中，可以使用跳頻技術。例如，在使用分頻時，發(fā)射-接收頻率發(fā)生動態(tài)改變。在諸如超寬帶(UWB)之類的應用中，應 當在幾納秒內完成頻率改變和/或通道改變。然而，在鎖相環(huán)中，在新的 通道上的穩(wěn)定過程通?；ㄙM幾微秒，因此單個PLL不太適用于跳頻系統(tǒng) 的頻率合成。常規(guī)的快速跳頻合成器利用常規(guī)的PLL技術生成基頻。在混頻器中 把如此生成的信號與一個低頻信號進行混頻，并且隨后對其進行濾波。 可以利用一個偏移量來改變該基頻，從而獲得不同的頻道?？梢酝ㄟ^使 用被周期性尋址的只讀存儲器(ROM)并且隨后進行數(shù)模轉換來生成該低頻信號。作為一種替換方案，常規(guī)的跳頻合成器可以使用單邊帶混頻器體系 結構。在利用集成電路技術實現(xiàn)時，生成附加的低頻信號會消耗更多的功 率并且會占用附加的芯片面積。


下面參考附圖利用示例性實施例來詳細解釋本發(fā)明，其中圖1是合成器的一個示例性實施例；圖2是合成器的另一個示例性實施例；圖3是合成器的又一個示例性實施例；圖4是相位/頻率檢測器的一個示例性實施例；圖5是環(huán)路濾波器的一個實施例；圖6是環(huán)路濾波器的另一個實施例； 圖7是環(huán)路濾波器的又一個實施例；圖8是環(huán)路濾波器的再一個實施例；圖9是初始化鎖相環(huán)的方法的一個示例性實施例；以及圖IO是跳頻方法的一個示例性實施例。
具體實施方式
根據(jù)圖1, 一種合成器裝置包括數(shù)控振蕩器1和信號處理單元2。 該信號處理單元2包括一個相位/頻率檢測器，該相位/頻率檢測器具有 耦合到該數(shù)控振蕩器1的輸出端的第一輸入端并且具有第二輸入端。該 信號處理單元還包括一個數(shù)字環(huán)路濾波器，其具有用于讀取和/或寫入該 數(shù)字環(huán)路濾波器的內部狀態(tài)的裝置。包括該相位/頻率檢測器和該數(shù)字環(huán) 路濾波器的該信號處理單元控制該數(shù)控振蕩器1的輸出頻率。根據(jù)一個實施例，所述頻率合成器是在幾個頻率之間進行切換的快 速跳頻合成器。該頻率合成器可以在幾個明確定義的輸出頻率之間進行 跳躍，這在例如UWB通信系統(tǒng)的領域中是有用的。根據(jù)一個實施例，所述快速跳頻合成器包括一個數(shù)字鎖相環(huán)。根據(jù) 該實施例，在執(zhí)行了跳頻之后，不再需要鎖定到一個全新的頻率上。代 之以，可以對所述振蕩器的每一個可能的期望輸出頻率進行預先編程。 當該數(shù)字PLL已經穩(wěn)定到其中一個所述頻率上時，可以存儲所述信號處 理單元的內部狀態(tài)。如果在隨后的操作期間使用相應的頻率，則可以把 對應于該頻率的內部狀態(tài)讀回到該信號處理單元2中。這使得所述電路 裝置從以前離開的已經穩(wěn)定的該操作點恢復操作。根據(jù)一個實施例，提供了用于讀取和/或寫入所述數(shù)字環(huán)路濾波器的 內部狀態(tài)的裝置。在替換實施例中，提供了用于讀取和/或寫入相位/頻 率檢測器的內部狀態(tài)的裝置。在替換實施例中，提供了用于讀取和/或寫 入可選的分頻器的內部狀態(tài)的裝置。在其他替換實施例中，可以以累積 的或替換的方式存儲所述相位/頻率檢測器的內部狀態(tài)。在其他替換實施 例中，可以以累積的或替換的方式存儲所述可選的分頻器的內部狀態(tài)。圖2示出頻率合成器裝置的一個示例性實施例。圖2的合成器裝置 包括數(shù)字鎖相環(huán)。該鎖相環(huán)本身包括一個數(shù)控振蕩器3，其提供輸出頻 率。該數(shù)控振蕩器3的輸出端通過分頻器4被耦合到數(shù)字頻率檢測器5 的第一輸入端。該分頻器4是可選的。在所述合成器的一種實現(xiàn)方式中，
該分頻器可以如圖2中所示的那樣存在。在該合成器的另一種實現(xiàn)方式 中，該分頻器可以被省略，從而在不插入分頻器的情況下該振蕩器3的 輸出端被耦合到所述頻率檢測器的相應輸入端。該數(shù)字頻率檢測器5的 另一個輸入端用于接收參考頻率。該數(shù)字頻率檢測器的輸出端通過數(shù)字 環(huán)路濾波器6被耦合到所述數(shù)控振蕩器(DCO) 3的輸入端。控制單元7被用來讀取或寫入內部狀態(tài)。該控制單元7以雙向的方 式被耦合到所述數(shù)字環(huán)路濾波器6的讀/寫接口 。根據(jù)一個實施例，所述控制單元7被耦合到存儲器單元8。該存儲 器單元8可以包括一個存儲器陣列，其例如可以是靜態(tài)存儲器陣列或動 態(tài)存儲器陣列或寄存器文件。所述控制單元7在時鐘輸出端10提供一個時鐘信號以用于時鐘選 通。該控制單元7的該時鐘輸出端10被耦合到所述數(shù)字環(huán)路濾波器6 的時鐘輸入端9。所述控制單元7還被耦合到所述數(shù)字頻率檢測器5。該數(shù)字頻率檢 測器的內部狀態(tài)被提供在該數(shù)字頻率檢測器5的內部狀態(tài)輸出端處，該 輸出端被耦合到該控制單元7的相應輸入端。當所述合成器離開當前操 作頻率并且跳到另一個頻率時，該頻率檢測器5的內部狀態(tài)被保存。當 該合成器返回到先前的頻率時，所保存的內部狀態(tài)將被回寫到該頻率檢 測器。頻率控制J信號被用來把頻率信息從該控制單元7轉發(fā)到該頻率 檢測器5。該頻率檢測器5把該頻率控制—1信號轉換成特定于檢測器的 參數(shù)，所述參數(shù)使得該檢測器5能夠操作在另一個頻率上。然而，在特 定實施例中，該頻率控制—1信號可以被省略。所述控制單元7具有用于通道字的輸入端和跳躍輸入端。所述通道 字把所期望的通道傳送給該控制單元，并且該跳躍輸入端接收表示跳躍 到另一個頻率的信號。此外，所述控制單元7向所述可選的分頻器4提供控制信號。該控 制單元7能夠接收該分頻器的內部狀態(tài)，并且當再次期望所接收的內部 狀態(tài)所屬于的所述PLL的相應頻率時把它們回寫到該分頻器。頻率控制 一2信號被用來把頻率信息從該控制單元7轉發(fā)到該分頻器4。該分頻器 4把該頻率控制_2信號轉換成特定于分頻器的參數(shù)，所述參數(shù)使得該分 頻器4能夠操作在另一個頻率上。根椐圖2的實施例，可以由所述控制單元7從存儲器中讀取所述數(shù) 字環(huán)路濾波器6和/或數(shù)字頻率檢測器5和/或分頻器4的內部狀態(tài)，并 且將其回寫到該濾波器6和/或檢測器5和/或分頻器4。這同樣適用于圖 3的實施例。例如，可以把所述數(shù)控振蕩器3的每個輸出頻率分配給所述數(shù)字環(huán) 路濾波器6和/或數(shù)字頻率檢測器5的一組內部狀態(tài)。所述狀態(tài)可以與該 相應的輸出頻率一起被存儲在存儲器8中。每當再次期望該相應的頻率 時，這意味著所述PLL應當穩(wěn)定在該頻率上，則把所存儲的內部狀態(tài)回 寫到該數(shù)字環(huán)路濾波器6和/或數(shù)字頻率檢測器5。參考圖9和IO更加詳細地描述了各種操作程序的實施例。 在圖2的實施例中，利用數(shù)字頻率檢測器5，對于某些應用來說不需要進行附加的相位校正。例如，當所述控制環(huán)的環(huán)路動態(tài)慢得使得用 于相位校正的穩(wěn)定過程也很慢，從而使得所得到的輸出頻率中的誤差可 以忽略時，相位校正可能不是必須的。本發(fā)明的實施例可以使用相位檢測器、頻率檢測器和相位/頻率檢測 器的其中之一。相位檢測器確定其輸入信號之間的相位差；頻率檢測器 確定其輸入信號之間的頻率差；以及相位/頻率檢測器確定其輸入信號之 間的相位和頻率差。所確定的差被提供在該檢測器的相應輸出端處。相 位檢測器、頻率檢測器和相位/頻率檢測器還可以被^L為比較器，該比較 器將其輸入信號進行比較，以便分別得到相位差、頻率差和相位/頻率 差?，F(xiàn)在參考如圖3中所示的另一個實施例，其中使用了數(shù)字相位/頻率 檢測器U來代替所述數(shù)字頻率檢測器5。此外，相位校正塊12被耦合 在該數(shù)字相位/頻率檢測器U的輸出端與所述數(shù)字環(huán)路濾波器6的信號 輸入端之間。相位誤差檢測器13被耦合到該數(shù)字相位/頻率檢測器的輸 出端。所述相位誤差檢測器13被耦合到所述控制單元7的輸入端。該控 制單元7具有一個附加的輸出端，其被耦合到所述相位校正塊12的輸 入端。除了圖3相對于圖2的差異之外，圖3的電路對應于圖2中所示出 的電路，并且這里不再描述完全相同的或者相應的元件和功能。同樣如 結合圖2所描述的那樣，在一種實現(xiàn)方式中，所述分頻器4可以如圖3 中所示的那樣存在。在其他實現(xiàn)方式中，可以省略該分頻器，從而在不 插入分頻器的情況下所述振蕩器3的輸出端被耦合到所述頻率檢測器的 相應輸入端。根據(jù)圖3，除了所述內部環(huán)路濾波器6和/或數(shù)字相位/頻率檢測器 11的內部狀態(tài)之外，在離開特定輸出頻率并且跳到不同頻率之前，保存;所il環(huán)路濾波器和/或》相位/;頁率檢測器^T/或分頻器的狀態(tài)可以包括把相應的狀態(tài)存儲在存儲器中，或者可以包括把所述狀態(tài)存儲在寄存器文 件的相應寄存器中或者存儲在鎖存器中。當跳回到該頻率時，在第一步 驟中，恢復該數(shù)字環(huán)路濾波器6和/或數(shù)字相位/頻率檢測器11和/或分頻 器的內部狀態(tài)。此后，在該濾波器的輸入端子9處激活所述時鐘并且重 新激活該濾波器6之前，當前的相位誤差將被設置為所述已穩(wěn)定狀態(tài)的 值。當跳到另一個頻率時，在所述濾波器的輸入端處的相位誤差被設置 為所需值，即使由于跳到另一個頻率而丟失了在所述數(shù)字相位/頻率檢測如此。通過這樣做f避免了 ^述PLL ^J試對與;同狀態(tài)相對應^相 位誤差做出響應的情況，而這種情況將導致在所述輸出端處的附加的瞬 態(tài)效應。關于初始化所述環(huán)路并且跳到不同頻率的例子的更多細節(jié)，參考圖 9和圖10的實施例以及下面所附的描述。圖4示出可以被用在圖3中示出的實施例中的所述相位/頻率檢測器 ll的一個實施例的例子。在圖4中，該相位/頻率檢測器11被實現(xiàn)為數(shù) 字操作的電路。輸出端Ul被耦合到數(shù)字環(huán)路濾波器6的輸入端。該環(huán) 路濾波器6的輸出端通過DCO增益歸一化塊(未示出)被耦合到所述 數(shù)控振蕩器3。在該數(shù)控振蕩器3的輸出端處，提供所述數(shù)字PLL (DPLL)的輸出頻率。另外，該數(shù)控振蕩器的輸出端被耦合到該相位/ 頻率檢測器11的輸入端112。該振蕩器可以通過所述分頻器4被耦合到 該相位/頻率檢測器11的輸入端。在不插入分頻器的情況下把該振蕩器 3的輸出端連接到該相位/頻率檢測器11的輸入端112也是有用的。根據(jù)圖4中示出的該實施例的所述相位/頻率檢測器11包括一個參 考相位累加器15。該參考相位累加器15的信號輸入端接收頻率控制—1 信號。該參考相位累加器15的輸出端被耦合到相位檢測器16的輸入
端。該相位檢測器16的輸出端被耦合到該相位/頻率檢測器11的輸出端111。 該相位/頻率檢測器11的反饋輸入端U2被耦合到振蕩器相位累加器n的時鐘輸入端子處。該振蕩器相位累加器n的輸出端通過采樣器18被耦合到該相位檢測器16的反相輸入端。所述相位/頻率檢測器11中的相對誤差(fractional error)校正塊l9 的輸出端191耦合到所述相位檢測器16的附加的非反相輸入端。在該 相對誤差校正塊19的輸出端191處提供的輸出信號由乘法器或增益元 件192產生。該乘法器或增益元件192把DCO周期歸一化信號與在時 間-數(shù)字(TDC)塊193的輸出端處提供的信號相組合。 一般來說，TDC 電路把輸入信號之間的時間差轉換成數(shù)字信息。該TDC塊193在信號 輸入端處接收所述反饋信號112，即所述數(shù)控振蕩器3的輸出頻率。該 TDC塊193的時鐘輸入端被耦合到參考頻率輸入端子23。該參考頻率 輸入端子23還通過同步塊194被分別耦合到所述參考相位累加器15和 所述采樣器18的時鐘輸入端。該同步塊194本身的時鐘輸入端被耦合 到該數(shù)控振蕩器3的輸出端，該輸出端耦合到所述反饋信號輸入端112。根據(jù)圖4的相位/頻率檢測器11的一個實施例，可以從該相位頻率 檢測器11讀出所述參考相位累加器15、振蕩器相位累加器17和TDC 塊193以及可選的采樣器18和/或同步塊194的內部狀態(tài)，并且將其轉 發(fā)給所述控制單元7以進行保存。所保存的內部狀態(tài)對應于所述PLL的 相應頻道。所述所保存的內部狀態(tài)可以被分別回寫到所述子單元15、 17、 193以及可選的子單元18和/或194。把所述內部狀態(tài)回寫到采樣器 18和/或同步塊194可以通過把單元18和194分別設置或重置為已定義 狀態(tài)來實現(xiàn)。圖5示出數(shù)字環(huán)路濾波器的可能的實現(xiàn)方式的一個示例性實施例。 圖5示出一個三階無限沖激響應(IIR)濾波器。三個寄存器24接收時 鐘脈沖信號CP。由輸入端子25接收一個數(shù)據(jù)流，并且將其與不同的系 數(shù)b0、 bl、 b2、 b3相乘。通過各加法器26把所述相乘后的值與輸出端 子27處的該數(shù)據(jù)流的相應反饋值相組合。利用系數(shù)al、 a2、 a3通過相 乘對所述反饋值進行加權。在各寄存器24的輸出端處提供一組內部狀 態(tài)，并且在圖5中用附圖標記28、 29、 30來指代。有限沖激響應濾波 器(FIR)對于數(shù)字環(huán)路濾波器6也是可能的。
根據(jù)一個實施例，所述各寄存器24被連接以使得形成一個移位寄 存器，以便讀取/寫入內部狀態(tài)。在該實施例中，圖5的環(huán)路濾波器的各 寄存器24可以作為例如全局掃描路徑的部分掃描路徑被串行耦合。一 般來說，掃描路徑為各寄存器提供附加的電路，以便允許在測試模式期 間進行寫入和讀取訪問。在根據(jù)本發(fā)明的該實施例中，包括所示出的各 寄存器24的公知掃描路徑的所述部分掃描路徑被修改成使得所述濾波 器的將被保存的狀態(tài)可以被讀取并被轉發(fā)給所述存儲器8，并且當再次 跳到相同的頻率時，可以通過該部分掃描路徑從存儲器8被回寫。根據(jù) 該實施例，該掃描路徑功能被修改成使得它在非測試模式期間是有用 的。根據(jù)一個實施例，在分別從/向所述各寄存器24順序地讀取和/或寫 入信息的過程中，在所述數(shù)據(jù)輸出端27處的所述環(huán)路濾波器的輸出信 號被保持恒定。圖6示出數(shù)字環(huán)路濾波器的一個替換實施例。圖6的電路是基于圖 5的電路，并且在所述電路完全相同的范圍內，這里不再進行描述。除 了圖5之外，通過耦合到各寄存器24的相應輸出端的輸出抽頭31、 32、 33提供并行輸出。在輸出端31、 32、 33處，可以作為數(shù)字字來直接讀 取所述內部狀態(tài)28、 29、 30。此外，為了把內部狀態(tài)寫入到所述環(huán)路濾波器中，提供附加的輸入 端子34、 35、 36,利用附加的各邏輯門37把所述各附加的輸入端子與 各觸發(fā)器24的數(shù)據(jù)輸入端相組合。所述輸入端子34、 35、 36被提供為 與各觸發(fā)器24的數(shù)據(jù)輸入端并行。所述各附加的邏輯門37被分別耦合 在各求和節(jié)點26與各寄存器24之間。通過這樣做，例如可以把預先存 儲的頻道的內部狀態(tài)直接寫入到所述環(huán)路濾波器的各寄存器中。作為圖5或圖6的環(huán)路濾波器的一個替換方案，例如還有可能使用具有異步的設置和重置輸入端的觸發(fā)器。在另一個替換實施例中，還有可能在環(huán)路濾波器的不同的各組寄存 器之間進行切換，而不是直接對該環(huán)路濾波器進行讀出和回寫。圖7示出具有幾組寄存器的環(huán)路濾波器的一個實施例的例子，所述寄存器可以被分別選擇性地成組激活和停用。根據(jù)圖7，圖6的每個寄存器24被幾個寄存器A、 B、 C所取代， 所述各寄存器被并行耦合，并且可以分別利用耦合在所述寄存器的上游
和下游的多路復用器和多路分解器37、 38來選擇性地激活。對于激活/ 停用的控制由控制器39來執(zhí)行，該控制器39被耦合到各寄存器組A、 B、 C的相應時鐘輸入端。例如，第一組寄存器A被分配給合成器的第一頻道，第二組寄存器 B被分配給第二頻道，并且第三組寄存器C被分配給第三頻道。根據(jù)應 用，可以提供更多或更少的寄存器組A、 B、 C。根據(jù)一個實施例，在所述環(huán)路濾波器的操作期間，每次只有其中一 組寄存器A、 B或C被激活，而此時所有其他各組寄存器都被停用。被 停用的各組寄存器保持它們在停用之前所具有的最后所知的內部狀 態(tài)。作為 一種替換方案，可以以類似的方式使用數(shù)字濾波器的其他實現(xiàn) 方式，比如直接形式、格型濾波器等等。圖8示出環(huán)路濾波器的一個實施例，在該環(huán)路濾波器中，在一個循 環(huán)周期內，從一個內部狀態(tài)到較早的內部狀態(tài)的跳躍是可能的。圖8是 圖7中示出的原理的另一種表示，其可用于實現(xiàn)受軟件控制的通用裝置 中的濾波器。這種通用裝置可以是數(shù)字信號處理器(DSP)。在圖8的 表示中，可以對于更高的濾波器階和后續(xù)的寄存器級重復使用一組寄存 器A、 B、 C。圖9示出根據(jù)一個實施例的初始化鎖相環(huán)的方法的例子。根據(jù)圖 9，內部狀態(tài)被生成并且被存儲，其中，所述內部狀態(tài)對應于所述合成 器的相應頻道。在步驟40中，內部計數(shù)器i被設置為l，其中，應當被生成的頻率的矢量包括頻率fl到fN。在把所述計數(shù)器設置為i=l之后，對于頻率f(i)配置相位/頻率檢測 器和/或環(huán)路濾波器。在步驟42中，所述合成器穩(wěn)定到該頻率上并且鎖定。在步驟43中，存儲處于已穩(wěn)定條件下的所述合成器的內部狀態(tài)。 可選擇地，在所述環(huán)路濾波器的輸入端處的相位誤差也被存儲。對于在 隨后的正常操作期間所可能出現(xiàn)的N個頻道當中的每一個重復步驟41 到43。當獲得了用于所有所期望的頻道的內部狀態(tài)時，則計數(shù)器i等于 N,并且可以開始一個正常操作模式，比如跳頻模式。圖10示出利用跳頻的合成器的正常操作模式的一個實施例的例一開始，所述合成器等待跳躍命令，該跳躍命令請求新的頻道f(i)。 在步驟50期間，該合成器可以處在閉環(huán)操作中。在步驟51中周期性地 檢查是否存在跳躍命令。當不存在跳躍命令時，重復包括步驟50和51 的內環(huán)。如果接收到跳躍命令，則進入步驟52。例如通過使用圖2和圖 3的環(huán)路濾波器6的輸入端9處的時鐘選通，該環(huán)路濾波器的規(guī)則操作 被停止。在步驟53中，對于當前的頻道f(j),把所述合成器的內部狀態(tài)存儲 在存儲器中，所述內部狀態(tài)可以包括例如所述環(huán)路濾波器和/或可選的分 頻器和/或相位/頻率檢測器的內部狀態(tài)和/或相位誤差。在步驟54中，對 應于所述新頻率f(i)的該合成器的內部狀態(tài)被從所述存儲器讀取，并且 被恢復到該合成器中。所述內部狀態(tài)可以包括所述環(huán)路濾波器的內部狀 態(tài)。該濾波器的輸出端被再次激活。在步驟55中，所述過程等到所述數(shù)控振蕩器已經穩(wěn)定到新的頻率 并且所述相位/頻率檢測器已經計算出相應的相位誤差?？蛇x擇地，例如 利用相位誤差檢測器13檢測到56該相位誤差，并且將其與對應于該新頻率的先前存儲的相位誤差進行比較。在步驟57中，計算并且添加一個校正值，從而再現(xiàn)所期望的相位 誤差。在步驟58中，再次接通所述環(huán)路濾波器，這意味著所述PLL的 控制環(huán)被閉合，并且所述控制被再次激活。在步驟59中，通過設置j-i 來更新所述內部計數(shù)器。該PLL等待下一個跳躍命令。根據(jù)一個實施例， 一個合成器裝置包括數(shù)控振蕩器、相位/頻率檢測 器和耦合在該相位/頻率檢測器的輸出端與該數(shù)控振蕩器的輸入端之間 的數(shù)字環(huán)路濾波器，該相位/頻率檢測器包括耦合到該數(shù)控振蕩器的輸出 端的第一輸入端并且包括第二輸入端，該數(shù)字環(huán)路濾波器包括用于讀取 和/或寫入該數(shù)字環(huán)路濾波器的內部狀態(tài)的裝置。根據(jù)另一個實施例， 一個鎖相環(huán)包括相位/頻率比較器、環(huán)路濾波器 和振蕩器，該相位/頻率比較器包括參考輸入端、反饋輸入端和輸出端， 該環(huán)路濾波器包括耦合到該相位/頻率比較器的輸出端的輸入端并且包 括輸出端，該振蕩器包括耦合到該環(huán)路濾波器輸出端的控制輸入端并且 包括耦合到該反饋輸入端的輸出端，該環(huán)路濾波器包括多組內部狀態(tài)， 其中 一組內部狀態(tài)可以4皮激活。
在又一個實施例中， 一個跳頻合成器包括耦合在一起以便形成鎖相 環(huán)的振蕩器、相位檢測器和環(huán)路濾波器，其中該環(huán)路濾波器包括用來激 活多組內部狀態(tài)當中的相應的一組內部狀態(tài)的裝置。一種初始化鎖相環(huán)的方法的一個實施例包括把該鎖相環(huán)配置成提 供第一頻率；激活該鎖相環(huán)；當該鎖相環(huán)已經鎖定到第一頻率上時，把 對應于第一頻率的該鎖相環(huán)的一組內部狀態(tài)寫入到存儲器中。根據(jù)一種在合成器中進行跳頻的方法，該合成器包括環(huán)路濾波器， 該方法包括保存對應于該合成器的第一操作頻率的該環(huán)路濾波器的一 組內部狀態(tài)；把一組內部狀態(tài)加栽到該環(huán)路濾波器中，該環(huán)路濾波器的 該組內部狀態(tài)對應于該合成器的第二操作頻率。根椐一個實施例， 一個快速跳頻合成器使用數(shù)字鎖相環(huán)來代替模擬 鎖相環(huán)。根據(jù)一個實施例，該快速跳頻合成器在明確定義的頻道之間跳 躍。對于所述PLL來說，所可能出現(xiàn)的頻道是先驗已知的?？梢哉{諧到 所可能出現(xiàn)的任何可能頻率。當該PLL已經穩(wěn)定時，可以在切換到不同 頻率之前存儲所述環(huán)路濾波器的內部狀態(tài)。如果隨后在正常操作期間切 換回到相應的頻率，則存儲器的內容被恢復到該環(huán)路濾波器中，并且所 述電路將開始再次工作在其以前所離開的所述已穩(wěn)定狀態(tài)下。當所存儲的值在所述濾波器中再次激活時，根據(jù)一個實施例，所述 數(shù)控振蕩器的閉環(huán)操作可以在非常短的穩(wěn)定時間之后被恢復。根據(jù)一個實施例，所述PLL的操作條件在兩次跳頻之間的時間(例 如具有幾十納秒的持續(xù)時間)內不太可能改變得太多，從而使得潛在地 可能發(fā)生的誤差會導致嚴重的后果。根據(jù)一個實施例，在該頻率下的正常操作的末尾，恰好在跳到新頻 率之前，在步驟53中執(zhí)行對內部狀態(tài)的存儲。在一個實施例中，在每次頻率改變時執(zhí)行對內部狀態(tài)的存儲。然 而，在替換實施例中，還有可能以給定的重復間隔在所述合成器的正常 操作期間保存該特定頻道f(j)下的內部狀態(tài)。所述重復間隔可以是周期 性的。根椐所述相位檢測器的實現(xiàn)方式，除了讀取和回寫所述濾波器的內 部狀態(tài)之外，還有可能把校正信號耦合到所述環(huán)路濾波器的輸入信號， 以用于相位校正的目的。這樣做在一些應用中可能是期望的，因為如果 執(zhí)行到不同的頻道的切換，則可能會丟失所述數(shù)控振蕩器的輸出信號(其在使用分頻器時可以被減小)與參考信號之間的相位關系。根據(jù)該 實施例，在改變頻率之前，不僅臨時存儲濾波器的內部狀態(tài)，而且還臨 時存儲該濾波器的輸入值。在切換回到該相應頻率時，根據(jù)一個實施 例，在第一步驟中重建所述內部濾波器狀態(tài)。根據(jù)該實施例，在第二步 驟中確定相位偏移量，并且使用一個校正項把該相位偏移量設置為已經 被存儲的期望值。此后，恢復正常的控制環(huán)操作。根據(jù)一個實施例，減 少了功率損失。根據(jù)一個實施例，可以除去具有下游數(shù)模轉換器的周期性尋址的只讀存儲器。減少功率消耗對于諸如超寬帶(UWB)系統(tǒng)之類 的應用來說是重要的，所述系統(tǒng)適于用在短程移動通信的領域中。根據(jù)一個實施例，在初始化期間，對于每個可能的頻率執(zhí)行下面的 操作對于該頻率配置所述PLL，該PLL包括環(huán)路濾波器、相位檢測器和 分頻器。等到瞬態(tài)現(xiàn)象已經衰減。把所述環(huán)路濾波器的內部狀態(tài)和相位 誤差存儲在存儲器或影子鎖存器中。根據(jù)一個實施例，跳躍或規(guī)則操作模式包括以下步驟對于當前頻 率，把環(huán)路濾波器和/或分頻器和/或相位/頻率檢測器的內部狀態(tài)以及相 位誤差存儲在存儲器或影子鎖存器中。為了配置新頻率，禁用所述濾波器的時鐘，并且把相應的內部狀態(tài) 重載到所迷環(huán)路濾波器。這樣導致所述振蕩器被重新配置并且開始穩(wěn) 定。等到該振蕩器已經穩(wěn)定。測量相位誤差，并且利用來自所迷存儲器 的值對其進行校正，這例如是通過把所述相位校正值加到該環(huán)路濾波器 的輸入信號上或者通過重新配置所述相位檢測器。重新激活所述濾波器 的時鐘，這導致所述PLL再次調節(jié)所述頻率。此后恢復正常操作。根據(jù)本發(fā)明的 一個實施例，內部狀態(tài)變量被讀取/回寫到所述環(huán)路濾 波器和/或所述相位檢測器，而不影響所述電路中的后續(xù)級。雖然在此已經說明并描述了特定實施例，但是本領域技術人員將認 識到，對于所示出的特定實施例，被打算來實現(xiàn)相同目的的任何裝置都 可以被替換。應當理解，上面的描述打算是說明性的而非限制性的。本 申請打算包含本發(fā)明的任何適配或變型。在閱讀并理解了上面的描述之 后，本領域技術人員可以明白上面的實施例和許多其他實施例的組合。 本發(fā)明的范圍包括其中可以使用上面的結構和方法的任何其他實施例 和應用。因此，本發(fā)明的范圍應當參考所附權利要求書及其等同物的范 圍來確定。應當強調，為了遵守要求摘要的37 C. F. R section 1.72(b)，提供了 摘要，其將允許讀者快速地確定本技術公開的性質和要旨。應當認為， 摘要不將被用來解釋或限制權利要求書的范圍或含義。
權利要求
1、一種頻率合成器，包括數(shù)控振蕩器，所述數(shù)控振蕩器包括輸入端和輸出端；檢測器，其包括耦合到該數(shù)控振蕩器的輸出端的輸入端、用于參考信號的另一個輸入端以及輸出端；環(huán)路濾波器，所述環(huán)路濾波器被耦合到該檢測器的輸出端和該數(shù)控振蕩器的輸入端；存儲器單元，所述存儲器單元被耦合到該環(huán)路濾波器以便保存該環(huán)路濾波器的內部狀態(tài)。
2、 根據(jù)權利要求l所述的頻率合成器，其中，所述環(huán)路濾波器是數(shù) 字環(huán)路濾波器。
3、 根據(jù)權利要求l所述的頻率合成器，其中，所述檢測器是相位檢 測器、頻率檢測器和相位/頻率檢測器的其中之一。
4、 根 據(jù)權利要求2所述的頻率合成器，其中，在操作期間，所述數(shù)控振蕩器產生具有來自一組可能頻率當中的所期望的頻率的信號，其中 相應的一組內部狀態(tài)與該組可能頻率的其中之一相對應，其中所述環(huán)路 濾波器具有對應于該期望頻率的該組內部狀態(tài)。
5、 根據(jù)權利要求4所述的頻率合成器，其中，所述環(huán)路濾波器包括 接口 ，以用來從該環(huán)路濾波器讀取相應的一組內部狀態(tài)或者把相應的一 組內部狀態(tài)寫入到該環(huán)路濾波器中。
6、 根據(jù)權利要求5所述的頻率合成器，其中，所述接口是并行接口。
7、 根據(jù)權利要求5所述的頻率合成器，其中，所述接口是串行接口， 所述環(huán)路濾波器包括被耦合形成移位寄存器的各寄存器，以用來從所述 各寄存器讀取所述相應的一組內部狀態(tài)或者把相應的該組內部狀態(tài)寫 入到所述各寄存器中。
8、 根據(jù)權利要求7所述的頻率合成器，其中，所述移位寄存器是在所述頻率合成器的非測試模式操作期間所使用的掃描路徑的 一部分。
9、 根據(jù)權利要求4所述的頻率合成器，其中，所述環(huán)路濾波器包括 多組寄存器，每組寄存器存儲相應的一組內部狀態(tài)。
10、 根據(jù)權利要求l所述的頻率合成器，包括分頻器，其被耦合在所述振蕩器的輸出端與所述檢測器的輸入端之間； 所述存儲器單元被耦合到該分頻器以便保存該分頻器的內部狀態(tài)。
11、 一種鎖相環(huán)，包括比較器，其包括參考輸入端、反饋輸入端和輸出端；環(huán)路濾波器，其包括耦合到該比較器的輸出端的輸入端以及輸出端；振蕩器，其包括耦合到該環(huán)路濾波器輸出端的控制輸入端和耦合到 該比較器的反饋輸入端的輸出端；該環(huán)路濾波器保存多組內部狀態(tài)，所述各組內部狀態(tài)的其中一組可 以在該鎖相環(huán)的操作期間被激活，以便產生所期望的頻率。
12、 根椐權利要求ll所述的鎖相環(huán)，還包括控制單元，其包括耦合到所述環(huán)路濾波器的控制輸入端的輸出端， 以便激活其中 一組所述內部狀態(tài)。
13、 根據(jù)權利要求12所述的鎖相環(huán)，其中，所述控制單元包括耦合 到所述比較器的控制輸入端的另一個輸出端。
14、 根據(jù)權利要求ll所述的鎖相環(huán)，還包括存儲器單元，所述存儲器單元被耦合到所述控制單元以便保存通過 該控制單元接收到的所述環(huán)路濾波器的內部狀態(tài)。
15、 根據(jù)權利要求ll所述的鎖相環(huán)，其中，所述存儲器保存通過所 述控制單元接收到的所述比較器的內部狀態(tài)。
16、 根據(jù)權利要求ll所述的鎖相環(huán)，其中，所述比較器是相位比較 器、頻率比較器和相位/頻率比較器的其中之一。
17、 根椐權利要求16所述的鎖相環(huán)，還包括相位校正塊，其被耦合到所述比較器的輸出端和所述環(huán)路濾波器的 輸入端，該相位校正塊包括控制輸入端，該控制輸入端被耦合到所述控 制單元以便控制所述比較器的操作頻率。
18、 根據(jù)權利要求16所述的鎖相環(huán)，還包括 相位誤差檢測器，其被耦合到所述比較器并且被耦合到所述控制單元，以便把相位誤差轉發(fā)到該控制單元。
19、 根據(jù)權利要求12所述的鎖相環(huán)，其中，所述控制單元包括控制 輸入端以用來接收通道字。
20、 根據(jù)權利要求19所述的鎖相環(huán)，其中，所述控制單元生成至少 一個頻率控制信號，該頻率控制信號將被施加到所述比較器與所述環(huán)路 濾波器的其中之一，以便控制該鎖相環(huán)的操作頻率。
21、 根據(jù)權利要求14所述的鎖相環(huán)，包括耦合在所述振蕩器的輸出 端與所述比較器的反饋輸入端之間的分頻器，所述存儲器單元被耦合到態(tài)。 、 、 、 、- '、
22、 一種跳頻合成器，包括耦合在一起以形成鎖相環(huán)的可控振蕩器、相位檢測器和環(huán)路濾波器，其中，所述控制單元激活該環(huán)路濾波器內的多組內部狀態(tài)當中的相 應的一組內部狀態(tài)。
23、 根據(jù)權利要求22所述的跳頻合成器，其中，所述控制單元被耦 合到所述環(huán)路濾波器的至少一個控制端子，以便從該環(huán)路濾波器讀取該 組內部狀態(tài)或者把該組內部狀態(tài)寫入到該環(huán)路濾波器中。
24、 根據(jù)權利要求23所述的跳頻合成器，其中，所述環(huán)路濾波器是數(shù)字環(huán)路濾波器。
25、 根據(jù)權利要求22所述的跳頻合成器，其中，所述環(huán)路濾波器包 括低通特性。
26、 根據(jù)權利要求22所述的跳頻合成器，還包括存儲器，用來存儲所述環(huán)路濾波器的多組內部狀態(tài)，其中每組內部 狀態(tài)對應于一個合成器頻率。
27、 一種初始化鎖相環(huán)的方法，包括 把該鎖相環(huán)配置成提供一個頻率； ^L活該鎖相環(huán)；當該鎖相環(huán)已經鎖定到該頻率上時，把對應于該頻率的該鎖相環(huán)的 一組內部狀態(tài)寫入到存儲器中。
28、 根據(jù)權利要求27所述的方法，還包括 把所述鎖相環(huán)配置成提供另 一個頻率； 激活該鎖相環(huán)；當該鎖相環(huán)已經鎖定到該另一個頻率上時，把對應于該另一個頻率 的該鎖相環(huán)的一組內部狀態(tài)寫入到所述存儲器中。
29、 一種在包括環(huán)路濾波器的頻率合成器中進行跳頻的方法，該方 法包括保存對應于該頻率合成器的第一操作頻率的該環(huán)路濾波器的一組 內部狀態(tài)；把一組內部狀態(tài)加栽到該環(huán)路濾波器中，該環(huán)路濾波器的該組內部狀態(tài)對應于該頻率合成器的第二操作頻率。
30、 根據(jù)權利要求29所述的方法，其中，所述頻率合成器包括相位檢測器、頻率檢測器和相位/頻率檢測器的其中之一，該方法包括當從第一操作頻率改變到第二操作頻率時，保存所述相位檢測器、 頻率檢測器和相位/頻率檢測器的其中之一的一組內部狀態(tài)。
31、 根據(jù)權利要求29所述的方法，其中，所述頻率合成器包括耦合 在該合成器的反饋路徑中的分頻器，該方法包括當從第一操作頻率改變到第二操作頻率時，保存該分頻器的一組內 部狀態(tài)。
32、 根據(jù)權利要求29所述的方法，還包括 保存對應于所述頻率合成器的第一操作頻率的相位誤差；當該合成器已經穩(wěn)定到第二頻率上時，檢測當前的相位誤差； 把該當前相位誤差與對應于該頻率合成器的第二操作頻率的所存儲的相位誤差進行比較；計算相位校正值并且應用補償相位值，從而使得該合成器再現(xiàn)對應于該合成器的第二操作頻率的所存儲的該相位誤差。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種頻率合成器及方法，該合成器裝置包括形成鎖相環(huán)的振蕩器、相位檢測器和環(huán)路濾波器。該環(huán)路濾波器被耦合到一個控制單元，以便激活多組內部狀態(tài)當中的相應的一組內部狀態(tài)。
文檔編號H03L7/08GK101150318SQ20071015433
公開日2008年3月26日 申請日期2007年9月21日 優(yōu)先權日2006年9月21日
發(fā)明者S·亨茲勒, S·科佩 申請人:英飛凌科技股份公司