本公開涉及尤指一種具有雙回路鎖相回路的頻率合成器及頻率合成方法。

背景技術(shù)：

由于無線通信技術(shù)的進(jìn)步，便攜式通信裝置廣為人們使用，移動(dòng)寬頻市場逐漸成長，為了因應(yīng)更大量的數(shù)據(jù)傳輸需求，如何有效提升傳輸速度及帶寬變成為新一代移動(dòng)通信的課題。

近年來3gpp(3rdgenerationpartnershipproject)致力于發(fā)展符合4g通信協(xié)議的技術(shù)，并提出長時(shí)間進(jìn)階演進(jìn)技術(shù)(thelong-termevolution-advanced，lte-a)第十版本(release10，r10)，也為第一個(gè)被國際電信聯(lián)盟承認(rèn)的4g標(biāo)準(zhǔn)，其數(shù)據(jù)傳輸率在高速移動(dòng)的環(huán)境下可達(dá)100(mb/s)。在lte-a技術(shù)中，載波聚合(carrieraggregation)為一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，其概念是在同一時(shí)間將不連續(xù)的頻段匯整使用，進(jìn)而獲得更大的傳輸帶寬，以提升帶寬的使用效率。為了達(dá)到載波聚合的目的，無線通信裝置中的收發(fā)機(jī)(rftransceiver)必須動(dòng)態(tài)的改變載波頻率。寬廣的載波頻率范圍意味著提供地方頻率(localfrequency)的頻率合成器(frequencysynthesizer)必須擁有極為寬頻的輸出，但此使得振蕩器設(shè)計(jì)困難，且復(fù)雜的帶寬條件也對頻率合成器的控制及頻率解析度提出挑戰(zhàn)。

因此，需要提出一種頻率合成器技術(shù)，期望在得到目標(biāo)頻率外，同時(shí)可提供iq相位，以符合頻率輸出范圍的規(guī)格，同時(shí)可兼顧頻率解析度，實(shí)為目前本技術(shù)領(lǐng)域人員急迫解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開提出一種頻率合成器，包含：輔助鎖相回路以及主要鎖相回路，其中，輔助鎖相回路包括可調(diào)式非整數(shù)分頻器，該輔助鎖相回路通過調(diào)整該可調(diào)式非整數(shù)分頻器的除數(shù)，以輸出所有頻帶的最大頻帶的通道頻率，該主要鎖相回路包括可調(diào)式整數(shù)分頻器和混波器，以供該主要鎖相回路通過調(diào)整該可調(diào)式整數(shù)分頻器的除數(shù)，輸出該所有頻帶中每一個(gè)頻帶所需的中心頻率，且該混波器連接該主要鎖相回路的輸出端及該輔助鎖相回路的輸出端，以混合該中心頻率與該通道頻率而產(chǎn)生頻帶頻率，且其中，該可調(diào)式非整數(shù)分頻器所產(chǎn)生的量化噪聲經(jīng)該輔助鎖相回路濾波后，降低對該主要鎖相回路的影響。

本公開還提出一種使用上述頻率合成器的無線收發(fā)機(jī)。

本公開另提出一種頻率合成方法，包含：提供具有主要鎖相回路以及輔助鎖相回路的頻率合成器；通過調(diào)整該輔助鎖相回路的可調(diào)式非整數(shù)分頻器的除數(shù)，使該輔助鎖相回路輸出所有頻帶的最大頻帶的通道頻率，以及通過調(diào)整該主要鎖相回路的可調(diào)式整數(shù)分頻器的除數(shù)，使該主要鎖相回路輸出該所有頻帶中每一個(gè)頻帶所需的中心頻率；以及令該主要鎖相回路的混波器混合該通道頻率與該中心頻率，以產(chǎn)生頻帶頻率。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本公開所提出的頻率合成器及頻率合成方法，主要由兩個(gè)鎖相回路組成，其中，主要鎖相回路使用寬頻振蕩器來達(dá)成寬頻輸出的需求，輔助鎖相回路使用和差調(diào)制器來達(dá)成高解析度的需求，該主要鎖相回路的中心頻率與該輔助鎖相回路的通道頻率經(jīng)混波器混波后，產(chǎn)生主要鎖相回路輸出的頻帶頻率，可再經(jīng)多工器后產(chǎn)生符合頻率需求的頻率，另外，通過本公開所提出的雙回路機(jī)制，將有助于大幅降低量化噪聲的影響。

附圖說明

圖1為本公開的頻率合成器的示意圖；

圖2a為本公開的頻率合成器第一實(shí)施例的示意圖；

圖2b為本公開的頻率合成器產(chǎn)生各種頻帶頻率的示意圖；

圖3為本公開的頻率合成器第二實(shí)施例的示意圖；

圖4為本公開的頻率合成器第三實(shí)施例的示意圖；以及

圖5為本公開的頻率合成方法的步驟圖。

符號說明

1頻率合成器

11主要鎖相回路

111可調(diào)式整數(shù)分頻器

112第一相位頻率檢測器

113第一電荷泵

114第一回路濾波器

115第一壓控振蕩器

116第一回路分頻器

12輔助鎖相回路

121可調(diào)式非整數(shù)分頻器

122第二相位頻率檢測器

123第二電荷泵

124第二回路濾波器

125第二壓控振蕩器

126第二回路分頻器

127和差調(diào)制器

13混波器

14多工器

15除二電路

s51～s53步驟。

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)施形態(tài)說明本公開的技術(shù)內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本公開的優(yōu)點(diǎn)與功效。然本公開也可通過其他不同的具體實(shí)施形態(tài)加以施行或應(yīng)用。

請參照圖1，為本公開的頻率合成器的示意圖。如圖所示，其顯示本公開的頻率合成器1采用的雙回路鎖相回路(phase-locked-loop，pll)的架構(gòu)，其中，頻率合成器1包括主要鎖相回路(main-pll)11以及輔助鎖相回路(sub-pll)12。

主要鎖相回路11內(nèi)包括可調(diào)式整數(shù)分頻器111，該可調(diào)式整數(shù)分頻器111可執(zhí)行整數(shù)除式，故以1/m表示，可通過調(diào)整該可調(diào)式整數(shù)分頻器111的除數(shù)，使得主要鎖相回路11輸出所有頻帶中每一個(gè)頻帶所需的中心頻率(centerfrequency)。

輔助鎖相回路12內(nèi)包括可調(diào)式非整數(shù)分頻器121，該可調(diào)式非整數(shù)分頻器121可執(zhí)行非整數(shù)除式，故以1/n.f表示，該輔助鎖相回路12通過調(diào)整該可調(diào)式非整數(shù)分頻器121的除數(shù)，使得輔助鎖相回路12輸出所有頻帶的最大頻帶的通道頻率(carrierfrequency)。

混波器13位于主要鎖相回路11內(nèi)，該混波器13連接該主要鎖相回路11的輸出端及該輔助鎖相回路12的輸出端，可用于混合主要鎖相回路11的中心頻率與輔助鎖相回路12的通道頻率，以產(chǎn)生頻帶頻率，最后經(jīng)濾波后，即為輸出頻率fout。

整個(gè)頻率合成器1的回路中，將主要鎖相回路11和輔助鎖相回路12的出頻結(jié)果進(jìn)行混波降頻，在混波后的頻率給主要鎖相回路11作相位頻率比較，最后，可產(chǎn)生特定頻率信號，例如前述的頻帶頻率。

另外，可調(diào)式非整數(shù)分頻器121所產(chǎn)生的量化噪聲，經(jīng)該輔助鎖相回路12濾波后，可降低對該主要鎖相回路11的影響，此于后面將有說明。

由上可知，頻率合成器1是由兩個(gè)鎖相回路組成，即主要鎖相回路11與輔助鎖相回路12，主要鎖相回路11為整數(shù)鎖相回路，其作用為輸出多個(gè)中心頻率給個(gè)別的頻帶使用，輔助鎖相回路12為非整數(shù)鎖相回路，其作用為輸出一個(gè)通道頻率供所有的頻帶使用，其頻率范圍可由最寬頻帶決定，通過混波器13將中心頻率與通道頻率相混合，將可產(chǎn)生主要鎖相回路11的輸出頻率，即頻道頻率，借此使頻率合成器1可產(chǎn)生符合頻率輸出范圍的頻率。

請參照圖2a，為本公開的頻率合成器第一實(shí)施例的示意圖。如圖所示，將進(jìn)一步說明頻率合成器1的主要鎖相回路11與輔助鎖相回路12的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其中，主要鎖相回路11用于輸出多個(gè)中心頻率fcenter給個(gè)別的頻帶使用(但一次輸出一個(gè))，該主要鎖相回路11內(nèi)包括第一相位頻率檢測器112、第一電荷泵113、第一回路濾波器114以及第一壓控振蕩器115。

第一相位頻率檢測器(pfd)112用于比較外部輸入的參考信號fref與主要鎖相回路11的頻帶頻率經(jīng)可調(diào)式整數(shù)分頻器111分頻后兩者的相位差，并且產(chǎn)生等比例的電壓輸出，也就是第一輸出電壓，以控制第一電荷泵113對于第一回路濾波器114的充/放電。

第一電荷泵(cp)113耦接于該第一相位頻率檢測器112，第一電荷泵113用以依據(jù)第一相位頻率檢測器112輸出的第一輸出電壓產(chǎn)生第一充/放電流，該第一充/放電流即用于對第一回路濾波器114的充/放電。

第一回路濾波器(loop-filter)114耦接于該第一電荷泵113，用以依據(jù)該第一充/放電流產(chǎn)生第一控制電壓。具體來說，第一回路濾波器114可將高頻成分濾除以形成直流電壓值來作為第一壓控振蕩器115的控制電壓，借此控制第一壓控振蕩器115的輸出信號頻率。

第一壓控振蕩器(vco)115耦接于該第一回路濾波器114，第一壓控振蕩器115用以依據(jù)第一回路濾波器114所產(chǎn)生的第一控制電壓來調(diào)整第一壓控振蕩器115的輸出信號頻率，也就是主要鎖相回路11產(chǎn)生的中心頻率fcenter。第一壓控振蕩器115可為電感電容振蕩器(lc-vco)

另外，在主要鎖相回路11中可視需求，設(shè)置于第一壓控振蕩器115與混波器13之間的第一回路分頻器116，第一回路分頻器116可用于將第一壓控振蕩器115輸出的中心頻率fcenter進(jìn)行分頻，第一回路分頻器116的除數(shù)也可視需求調(diào)整，故圖中以1/p表示，p為任意整數(shù)。

輔助鎖相回路12用于輸出一個(gè)通道頻率fchannel供所有的頻帶使用，該輔助鎖相回路12內(nèi)還包括第二相位頻率檢測器122、第二電荷泵123、第二回路濾波器124以及第二壓控振蕩器125。

第二相位頻率檢測器122用于比較外部輸入的參考信號fref與輔助鎖相回路12的通道頻率fchannel經(jīng)可調(diào)式非整數(shù)分頻器121分頻后兩者的相位差，并且產(chǎn)生等比例的電壓輸出，也就是第二輸出電壓，以控制第二電荷泵123對于第二回路濾波器124的充/放電。

第二電荷泵123耦接于該第二相位頻率檢測器122，第二電荷泵123依據(jù)第二相位頻率檢測器122輸出的第二輸出電壓產(chǎn)生第二充/放電流，該第二充/放電流即用于對第二回路濾波器124的充/放電。

第二回路濾波器124耦接于該第二電荷泵123，用以依據(jù)該第二充/放電流產(chǎn)生第二控制電壓。具體來說，第二回路濾波器124可將高頻成分濾除以形成直流電壓值來作為第二壓控振蕩器125的控制電壓，借此控制第二壓控振蕩器125的輸出信號頻率。

第二壓控振蕩器125耦接于該第二回路濾波器124，第二壓控振蕩器125用以依據(jù)第二回路濾波器124所產(chǎn)生的第二控制電壓來調(diào)整第二壓控振蕩器125的輸出信號頻率，也就是輔助鎖相回路12產(chǎn)生的通道頻率fchannel。

另外，在輔助鎖相回路12中可視需求，設(shè)置于第二壓控振蕩器125與混波器13之間的第二回路分頻器126，第二回路分頻器126可用于將第二壓控振蕩器125輸出的通道頻率fchannel進(jìn)行分頻。此分頻動(dòng)作將可降低輔助鎖相回路12的量化噪聲對于主要鎖相回路11的影響。

具體來說，主要鎖相回路11可使用寬頻振蕩器來達(dá)成寬頻輸出的需求，而輔助鎖相回路12為非整數(shù)鎖相回路，其通過和差調(diào)制器127來達(dá)成高解析度的需求，和差調(diào)制器127如圖中△σ所示，然而，帶寬選擇時(shí)會(huì)面臨振蕩器噪聲和量化噪聲(和差調(diào)制器127所產(chǎn)生)的取舍，也就是說，若選擇帶寬小可抑制量化噪聲，若選擇帶寬大則會(huì)抑制振蕩器噪聲。

因此，最好狀態(tài)是，主要鎖相回路11可選擇較大帶寬，但輔助鎖相回路12的量化噪聲的影響越小越好，因而在本公開的頻率合成器1中，由于可調(diào)式非整數(shù)分頻器121放置于輔助鎖相回路12中，故輔助鎖相回路12的和差調(diào)制器127產(chǎn)生的量化噪聲會(huì)先濾過后再輸出，也就是會(huì)經(jīng)過第二回路分頻器126進(jìn)行濾波，將不必要的噪聲濾除，故經(jīng)混波器13混波后，使得量化噪聲變小，故傳送至主要鎖相回路11的混波結(jié)果，將可大幅減少量化噪聲對主要鎖相回路11的影響。

因此，通過將可調(diào)式非整數(shù)分頻器121放置于輔助鎖相回路12中，可借此設(shè)計(jì)良好的回路帶寬來大幅降低量化噪聲在輸出的貢獻(xiàn)量。

請參照圖2b，為本公開的頻率合成器產(chǎn)生各種頻帶頻率的示意圖。如前所述，主要鎖相回路用于輸出多個(gè)中心頻率fcenter給個(gè)別的頻帶使用內(nèi)，輔助鎖相回路用于輸出一個(gè)通道頻率fchannel供所有的頻帶使用，因而經(jīng)混波器13混波后，將可產(chǎn)生所需的頻率。

如圖所示，希望頻率合成器可產(chǎn)生band1、band2、band3的頻率，故主要鎖相回路可產(chǎn)生fcenter1、fcenter2、fcenter3等三個(gè)中心頻率fcenter，輔助鎖相回路可產(chǎn)生通道頻率fchannel，故在中心頻率與通道頻率混波下，將可產(chǎn)生所需的band1、band2、band3的頻率，故可達(dá)到本公開的產(chǎn)生符合需求的頻率輸出。

請參照圖3，為本公開的頻率合成器第二實(shí)施例的示意圖。如圖所示，在本實(shí)施例的頻率合成器1中，主要鎖相回路11內(nèi)的第一相位頻率檢測器112、第一電荷泵113、第一回路濾波器114、第一壓控振蕩器115與第一回路分頻器116以及輔助鎖相回路12內(nèi)的第二相位頻率檢測器122、第二電荷泵123、第二回路濾波器124、第二壓控振蕩器125與第二回路分頻器126與圖2a所述設(shè)計(jì)相同，故不再贅述。在本實(shí)施例中，頻率合成器1還包括多工器14。

多工器14連接主要鎖相回路11的輸出端，可用以決定主要鎖相回路11輸出的頻帶頻率的維持或分頻。具體來說，多工器14可用于選擇輸出的倍數(shù)，例如輸出1倍、1/2倍或1/4倍等，也就是使主要鎖相回路11輸出的頻帶頻率可通過多工器14進(jìn)行倍數(shù)選擇。須說明的是，在本實(shí)施例中，第一回路分頻器116和第二回路分頻器126可視需求增加或移除。

請參照圖4，為本公開的頻率合成器第三實(shí)施例的示意圖。如圖所示，在本實(shí)施例的頻率合成器1中，主要鎖相回路11內(nèi)以及輔助鎖相回路12內(nèi)各元件與圖2a所述設(shè)計(jì)相同，故不再贅述。在本實(shí)施例中，頻率合成器1還包括除二電路15。

除二電路15設(shè)置在多工器14與主要鎖相回路11的輸出端之間，除二電路15可為多級串接(cascade)設(shè)計(jì)，除二電路15作為頻率合成器1的輸出，借此符合頻率輸出的需求，同時(shí)滿足輸出需具有iq相位的需求。具體來說，由于除二電路15輸出即具有四相位信號，因此，不需要使用四相位振蕩器(quad.-vco)即可達(dá)到四相位輸出的需求。同樣地，在本實(shí)施例中，第一回路分頻器116和第二回路分頻器126可視需求增加或移除。

另外，本公開的頻率合成器可結(jié)合至無線收發(fā)機(jī)中，借此提供無線收發(fā)機(jī)產(chǎn)生輸出頻率時(shí)的需求頻率。換句話說，無線收發(fā)機(jī)內(nèi)具有頻率合成器，該頻率合成器為雙回路鎖相回路設(shè)計(jì)，即包括主要鎖相回路以及輔助鎖相回路，而主要鎖相回路以及輔助鎖相回路的各元件設(shè)置及各類型運(yùn)作模式，皆如同前面圖1至4所述。

請參考圖5，其說明本公開的頻率合成方法的步驟圖。具體來說，本公開的頻率合成方法，是通過提供雙回路鎖相回路，以輸出符合需求的頻帶頻率，特別是，在此提出的頻率合成方法中，可產(chǎn)生不受量化噪聲影響的較大帶寬的頻率。更詳細(xì)步驟如下所述。

在步驟s51中，提供具有主要鎖相回路以及輔助鎖相回路的頻率合成器。具體實(shí)施時(shí)，頻率合成器為雙回路鎖相回路，即主要鎖相回路以及輔助鎖相回路，主要鎖相回路與輔助鎖相回路將可通過混波，以產(chǎn)生所需頻率。

在步驟s52中，通過調(diào)整該輔助鎖相回路的可調(diào)式非整數(shù)分頻器的除數(shù)，使該輔助鎖相回路輸出所有頻帶的最大頻帶的通道頻率，以及通過調(diào)整該主要鎖相回路的可調(diào)式整數(shù)分頻器的除數(shù)，使該主要鎖相回路輸出該所有頻帶中每一個(gè)頻帶所需的中心頻率。詳言之，輔助鎖相回路用于輸出通道頻率供所有的頻帶使用，故可調(diào)整輔助鎖相回路內(nèi)部的可調(diào)式非整數(shù)分頻器的除數(shù)，借此使輔助鎖相回路輸出所有頻帶的最大頻帶的通道頻率。

另外，主要鎖相回路用于輸出多個(gè)中心頻率給個(gè)別的頻帶使用，故可通過調(diào)整主要鎖相回路內(nèi)部的可調(diào)式整數(shù)分頻器的除數(shù)，以使主要鎖相回路輸出給個(gè)別的頻帶使用的中心頻率。

在步驟s53中，令該主要鎖相回路的混波器混合該通道頻率與該中心頻率，以產(chǎn)生頻帶頻率。具體來說，主要鎖相回路輸出給個(gè)別的頻帶使用的中心頻率，輔助鎖相回路輸出所有頻帶的最大頻帶的通道頻率，該混波器連接該主要鎖相回路的輸出端及該輔助鎖相回路的輸出端，通過混波器混合，以產(chǎn)生頻帶頻率，并經(jīng)由主要鎖相回路濾波后，可供頻率合成器輸出。

另外，在本公開的頻率合成方法中，還包括該輔助鎖相回路濾波該可調(diào)式非整數(shù)分頻器所產(chǎn)生的量化噪聲，以降低該量化噪聲對該主要鎖相回路的影響。詳言之，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)采用單一回路，因缺乏回路的低通響應(yīng)，故會(huì)讓量化噪聲的影響更明顯，反觀，本公開采用雙回路設(shè)計(jì)，故輔助鎖相回路的可調(diào)式非整數(shù)分頻器所產(chǎn)生的量化噪聲，并不會(huì)影響主要鎖相回路中的壓控振蕩器，即輔助鎖相回路可濾波其可調(diào)式非整數(shù)分頻器所產(chǎn)生的量化噪聲，也就是先經(jīng)過輔助鎖相回路的壓控振蕩器進(jìn)行濾波，也就是形成某種低功率響應(yīng)，才會(huì)傳送至混波器，故可降低量化噪聲對于主要鎖相回路中的壓控振蕩器的影響，如此主要鎖相回路中的壓控振蕩器可選擇較大帶寬，兩者并不會(huì)有選擇上取舍問題。

在本公開的頻率合成方法中，還包括該頻帶頻率通過連接該主要鎖相回路的輸出端的多工器，以進(jìn)行該頻帶頻率的維持或分頻，也就是說，在輸出之前，可利用多工器決定維持頻帶頻率或?qū)︻l帶頻率進(jìn)行分頻。

在本公開的頻率合成方法中，還包括該頻帶頻率通過該多工器之前，先通過設(shè)置在該多工器與該主要鎖相回路的輸出端之間的多級串接的除二電路，也就是通過通過不同的分頻器級數(shù)，以產(chǎn)生符合頻率輸出范圍的頻率。

綜上所述，本公開所提出的頻率合成器及頻率合成方法，是采用兩個(gè)鎖相回路組成，其中，主要鎖相回路利用寬頻振蕩器來達(dá)成寬頻輸出的需求，輔助鎖相回路利用和差調(diào)制器來達(dá)成高解析度的需求，特別是，由于輔助鎖相回路可濾波其可調(diào)式非整數(shù)分頻器所產(chǎn)生的量化噪聲，在經(jīng)過混波器混波主要鎖相回路的中心頻率以及輔助鎖相回路的通道頻率后，也不會(huì)影響主要鎖相回路的頻帶頻率的輸出，之后，可經(jīng)多工器或除二電路等選擇產(chǎn)生符合頻率輸出范圍的頻率，因此，本公開所提出的雙回路機(jī)制，不但可以輸出所需頻率，且即便選擇較寬頻率，也不會(huì)受到量化噪聲的影響。

上述實(shí)施形態(tài)僅例示性說明本公開的原理及其功效，而非用于限制本公開。本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本公開的精神及范圍下，對上述實(shí)施形態(tài)進(jìn)行修飾與改變。因此，本公開的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如所附的權(quán)利要求書所列。