專利名稱：多頻帶調(diào)制技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多頻帶調(diào)制技術(shù)，具體而言，涉及一種只采用一個(gè)壓控振蕩器(VCO)，但是產(chǎn)生兩個(gè)或更多輸出頻率范圍的電路。


圖1所示的是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)鎖相環(huán)(PLL)框圖?；炬i相環(huán)的輸入頻率fin2被分頻器4分頻，在分頻器4中，輸入頻率fin2被N分頻。分頻器4的輸出被輸入到鑒相器6。鑒相器6輸出一個(gè)與兩個(gè)輸入頻率的相位差成比例的電壓。然后鑒相器輸出電壓被輸入到環(huán)路濾波器8。環(huán)路濾波器8平滑鑒相器的輸出電壓，并決定基于所選環(huán)路濾波器參數(shù)的環(huán)路性能。環(huán)路濾波器8的輸出調(diào)整壓控振蕩器(VCO)10，并決定VCO10的輸出頻率。VCO10的輸出然后作為輸入通過反饋環(huán)路14反饋回鑒相器6。鑒相器6的輸出電壓將根據(jù)VCO10的輸出頻率和輸入頻率fin2之間的相位差而變化。
反饋環(huán)路14因而提供一種根據(jù)輸入頻率fin2的相位“鎖定”輸出頻率fout12相位的方法。如果輸入頻率fin2是高度穩(wěn)定的參考頻率，PLL電路將產(chǎn)生高度穩(wěn)定的輸出頻率fout12。PLL電路產(chǎn)生的輸出頻率fout12等于[fin/N]，其中VCO輸出頻率fout12的相位跟隨輸入頻率fin2的相位。
如圖2所示，為了改變輸出頻率fout12，分頻器16可以用于反饋環(huán)路14。在這種情況下，VCO10的輸出頻率fout12等于[(fin*M)/N]。如果分頻器16由可編程計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，則M的值可以改變。因而，輸出頻率fout12可以通過改變M的值調(diào)整到所需的值。
現(xiàn)在參考圖3，所示的是一種PLL電路的應(yīng)用。經(jīng)過相位調(diào)制的中間輸入頻率(IF)18輸入到PLL電路的第一分頻器4。反饋環(huán)路14包含兩個(gè)附加方框?；祛l器22將本振信號(hào)RFLO26和信號(hào)20RFOUT混頻，混頻器22的輸出輸入到帶通(BP)濾波器24?；祛l器的輸出可以被稱為“反饋頻率”。反饋頻率可以從由諧波混頻產(chǎn)生的大量頻率中選擇出來。一般來說，混頻器輸出等于[±n*RFOUT±m(xù)*RFLO]。如果n和m等于“1”，混頻器的選擇輸出是RFOUT-RFLO或RFLO-RFOUT(假定為下變頻)。帶通濾波器24除去由混頻器22產(chǎn)生的任何不需要的混頻產(chǎn)物并決定哪一個(gè)頻率反饋到M分頻器16。剩下的框圖部分象前面圖示所說明的那樣操作。PLL電路將輸入頻率IF18轉(zhuǎn)換(移動(dòng))為和它同相的VCO頻率。所以，通過調(diào)整頻率RFLO26的值，對于一個(gè)給定中間頻率(IF)18可以產(chǎn)生所需的輸出頻率RFOUT20。
在下列方程式中，ffb是由混頻器輸出的反饋頻率，fVCO是VCO頻率，fin是輸入頻率。變量“n”和“m”是由諧波混頻引入的整數(shù)乘數(shù)。這些方程說明了圖3電路的操作過程。ffb=±n·fVCO±m·fLO⇒fVCO=±1nffb±mnfLO]]>ffb/M=fin/Nffb=fin·MN]]>fOUT=fVCO=±fin·MN·1n±mnfLO]]>假定“n”和“m”是1，方程變?yōu)?
對于需要兩個(gè)不同RFOUT頻帶的應(yīng)用，比如雙頻蜂窩電話，一般需要第二個(gè)PLL電路。例如，在GSM/DCS1800雙頻蜂窩電話中，GSM頻帶的發(fā)射頻帶是890-915MHz，DCS1800頻帶的發(fā)射頻帶是1710-1785MHz。這將需要采用兩個(gè)獨(dú)立的VCO，這將增加整個(gè)系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。因而，最好有一個(gè)PLL電路，這個(gè)電路可以只用一個(gè)VCO產(chǎn)生兩種不同的輸出頻帶。
因而本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種電路，其只用一個(gè)VCO產(chǎn)生至少兩種不同的輸出頻率。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種電路，其用單個(gè)混頻器可以產(chǎn)生至少兩個(gè)不同的輸出頻率范圍。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種電路，其能在GSM/DCS1800雙頻蜂窩電話中高效地工作。
這些及其它目的可以在本發(fā)明的第一實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)，其中倍頻器(或分頻器)連接至標(biāo)準(zhǔn)PLL電路中VCO的輸出。VCO的輸出和倍頻器的輸出根據(jù)需要哪個(gè)輸出頻率來進(jìn)行可選擇地反饋。輸出頻率可以直接取自VCO或倍頻器。當(dāng)輸出頻率取自倍頻器的輸出時(shí)，倍頻器的輸出被反饋，為了補(bǔ)償由倍頻器引起的環(huán)路增益，控制信號(hào)調(diào)整鑒相器和/或環(huán)路濾波器的增益。對于多頻帶操作，可能要增加附加的倍頻器或分頻器。但是鑒相器和/或環(huán)路濾波器增益必須進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整以補(bǔ)償電路的環(huán)路增益。
在第二實(shí)施例中，通過調(diào)整N和M分頻值來取代第一實(shí)施例中對鑒相器和/或環(huán)路濾波器的增益的調(diào)整。
在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，倍頻器(或分頻器)連接至VCO的輸出。倍頻器將VCO的輸出乘以乘數(shù)“H”。但是倍頻器的輸出不反饋。附加倍頻器可根據(jù)需要增加，并通過控制信號(hào)選擇所需輸出。分頻值N被控制信號(hào)調(diào)整，使得當(dāng)輸出頻率從倍頻器輸出提取時(shí)，N/M的值等于“H”的值。這種結(jié)構(gòu)使環(huán)路輸入與輸出的調(diào)制指數(shù)相等。
在第四實(shí)施例中，為了使N/M的值等于乘數(shù)“H”的值并補(bǔ)償由改變M的值引起的環(huán)路增益，M的值，N的值，鑒相器增益和環(huán)路濾波器增益都可以調(diào)整。第四實(shí)施例在第三實(shí)施例不足以覆蓋所需頻率范圍的設(shè)計(jì)環(huán)境下有優(yōu)勢。為了使N/M值調(diào)整簡單并允許多頻帶操作，N和M分頻器可作成可編程形式。
本發(fā)明的特性，及其目的和優(yōu)點(diǎn)，將通過下列對附圖的說明，變得顯而易見，附圖中參考數(shù)字說明貫穿全圖圖1是基本鎖相環(huán)(PLL)框圖；圖2是在反饋環(huán)路中采用程序計(jì)數(shù)器的PLL頻率合成器框圖；圖3是PLL框圖，其中的反饋環(huán)路包含混頻器；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的PLL框圖，其中倍頻器和頻帶開關(guān)用來提供兩個(gè)不同的輸出頻率范圍；圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的PLL框圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的PLL框圖，其中倍頻器和選擇器在反饋環(huán)路之外；圖7是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的PLL框圖。
下面的描述是為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)和使用本發(fā)明，并且給出了發(fā)明人認(rèn)為的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最好模式。由于本發(fā)明的基本原則是提供一種只采用一個(gè)壓控振蕩器(VCO)產(chǎn)生兩個(gè)不同的輸出頻率范圍的電路，因而對那些精通此技術(shù)的人來說，各種變型是顯而易見的。
本發(fā)明將參考圖4進(jìn)行說明。PLL框圖大致按照圖3所述進(jìn)行操作。但是本發(fā)明對基本電路增加了兩個(gè)附加部件，二倍頻器28和頻帶開關(guān)38。當(dāng)頻帶開關(guān)38直接連接VCO10的輸出時(shí)(即頻帶開關(guān)38在“38a”的位置)，電路按參考圖3描述的方式進(jìn)行操作。即，fOUT=fVCO=±fin·MN±fLO]]>
當(dāng)頻帶開關(guān)38在“38b”的位置時(shí)，PLL電路的操作將會(huì)完全不同。VCO10的輸出不會(huì)反饋回混頻器22，二倍頻器28的輸出將被反饋。二倍頻器28將VCO10提供的輸入頻率二倍頻，輸出頻率信號(hào)RFOUT130。雖然當(dāng)前描述的優(yōu)選實(shí)施例采用二倍頻器，本發(fā)明可以采用任何倍頻器(或分頻器)而不背離其原則。例如，二倍頻器28可以實(shí)際將VCO10的輸出頻率二分頻，或三倍頻。應(yīng)注意，由于乘1/2等于除2，所以本發(fā)明使用“倍頻器”一詞含有分頻器之意。
本電路滿足下列方程，H是倍增值。fOUT=H·fVCOfOUT=±finMN·1n±mn·fLO]]>
注意調(diào)制指數(shù)獨(dú)立于倍增值H。因而通過根據(jù)需要設(shè)置輸入頻率IF18,VCO10，和混頻器輸入頻率RFLO26的值，可以只采用一個(gè)VCO10，由PLL電路輸出兩個(gè)不同的頻率范圍。采用此方案的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不需要調(diào)整N/M的比值，使得分頻器4,16不需要是可編程的。
但是如果采用二倍頻器28，假定M分頻器16的值保持不變，PLL電路的環(huán)路增益將加倍。如果改變M的值以補(bǔ)償環(huán)路增益，則輸入與輸出頻率間的相位關(guān)系將改變。因而，當(dāng)頻帶開關(guān)38連接至二倍頻器28的輸出時(shí)，需要補(bǔ)償電路的環(huán)路增益。這個(gè)問題可以這樣解決，采用帶有可選擇增益的環(huán)路濾波器8，采用帶有可選擇增益的鑒相器6，或采用帶有可選擇增益的鑒相器6和環(huán)路濾波器8?？刂菩盘?hào)線40輸入到頻帶開關(guān)38，鑒相器6和/或環(huán)路濾波器8。當(dāng)控制信號(hào)線40上的控制信號(hào)將頻帶開關(guān)38置于位置“38a”時(shí)，鑒相器6和/或環(huán)路濾波器8的增益被設(shè)為所需值以直接從VCO10取得輸出。當(dāng)控制信號(hào)線40上的控制信號(hào)將頻帶開關(guān)38置于位置“38b”時(shí)，鑒相器6和/或環(huán)路濾波器8的增益被設(shè)為所需值以從二倍頻器28取得輸出。所以，只采用一個(gè)VCO，可以利用一條控制信號(hào)線調(diào)整PLL電路來產(chǎn)生兩個(gè)不同的輸出頻率范圍。
以GSM/DCS1800雙頻蜂窩電話為例，VCO的輸出頻率范圍可以設(shè)計(jì)為855-915MHz。直接從VCO取得輸出頻率可以為GSM發(fā)射頻帶(890-915MHz)提供所需的頻率范圍。把頻帶開關(guān)38置于位置“38b”將加倍輸出頻率，并為DCS1800發(fā)射頻帶提供所需的頻率范圍1710-1785MHz。
圖5所示為本發(fā)明的第二實(shí)施例。在第一實(shí)施例中，M值假定不變。但是，為了補(bǔ)償環(huán)路增益，M值應(yīng)可以調(diào)整。但是，如果調(diào)整M值，為了輸出所需頻率，N值也應(yīng)被調(diào)整。在圖5中，控制信號(hào)線41上的控制信號(hào)根據(jù)需要調(diào)整M和N值。而且，鑒相器和/或環(huán)路濾波器的增益如果需要也可以被調(diào)整(沒有表示出來)。
再參考圖3，給出了一種眾所周知的產(chǎn)生恒定包絡(luò)調(diào)制信號(hào)的現(xiàn)有技術(shù)方法。鎖相環(huán)(PLL)電路將經(jīng)調(diào)制的IF輸入信號(hào)作為鑒相器6的參考輸入。如圖6所示，通過修改這種結(jié)構(gòu)，可以產(chǎn)生等于H*fc的調(diào)制信號(hào)，其中fc是VCO的輸出頻率。但是，為了使此種方法正常工作，N/M的比值必須等于施加給VCO輸出頻率的調(diào)制因數(shù)“H”。這種設(shè)計(jì)要求使環(huán)路輸入與輸出處的調(diào)制指數(shù)(和調(diào)制帶寬)保持相等?？紤]下列方程ffb=±n·fVCO±m·fLO⇒fVCO=±1nffo±mnfLO]]>ffb/M=fin/Nffb=fin·MN]]>fVCO=±fin·MN·1n±mnfLO]]>fOUT=H·fVCO=±MN·Hnfin±mHnfLO]]>
假定“n”等于1，為了保持調(diào)制指數(shù)，分頻器比值N/M必須等于H。
圖6所示為本發(fā)明的第三實(shí)施例。VCO10的輸出被反饋回混頻器22，環(huán)路按圖3所示進(jìn)行操作。VCO10的輸出也被輸入到兩個(gè)倍頻器框圖46,48。倍頻器框圖46,48將VCO10的輸出分別乘以“H1”和“H2”。例如，如果VCO10是可調(diào)整的以覆蓋頻率范圍855-915MHz，H1可設(shè)為“1”，H2設(shè)為“2”。如果輸出取自H1框圖46，可以覆蓋GSM頻帶(890-915MHz)。如果輸出取自H2框圖48，可以覆蓋DCS1800頻帶(1710-1785MHz)。為了輸出所需頻率，控制信號(hào)線54控制輸出選擇器50。
為了使N/M的值等于H，控制信號(hào)線54根據(jù)選擇哪一個(gè)輸出頻率來調(diào)整N的值。注意為了不改變電路的環(huán)路增益，需要M的值保持不變。因此，最好只調(diào)整N的值。但是，并不是總能只通過調(diào)整N的值就能覆蓋所需的頻率范圍。
圖7所示為本發(fā)明的第四實(shí)施例。除了M的值和N的值都能調(diào)整外，本實(shí)施例與第四實(shí)施例類似。這能在設(shè)計(jì)覆蓋所需輸出頻率范圍的電路時(shí)獲得很大靈活性。但是，如果M的值可以調(diào)節(jié)，環(huán)路增益將改變。因此，為了補(bǔ)償環(huán)路增益，鑒相器6和/或環(huán)路濾波器8的增益也被調(diào)整。
這種結(jié)構(gòu)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)體現(xiàn)在為了覆蓋兩個(gè)(或更多)頻帶，只需要一個(gè)VCO。同時(shí)，環(huán)路中的混頻器總是具有相同的輸入頻率范圍，使得混頻器能夠?qū)μ囟ǖ膽?yīng)用進(jìn)行優(yōu)化。通過控制分頻比N/M的值，使N/M=H，當(dāng)兩個(gè)頻帶的調(diào)制相似時(shí)(就象GSM/DCS1800頻帶那樣)，輸入IF的調(diào)制可以保持不變。為了使N/M的值易于調(diào)整并允許多頻帶操作，N和M分頻器可作成可編程的。
那些熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人應(yīng)理解在不背離本發(fā)明的范圍和精神的原則下可對上述優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行調(diào)整和修改。因此，可以理解在下列權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以不采用這里的描述方法來實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1．一種產(chǎn)生兩個(gè)或更多輸出頻率范圍的鎖相環(huán)(PLL)電路，包括對輸入頻率信號(hào)進(jìn)行N分頻的第一分頻器；具有可選增益控制，并連接到第一分頻器的鑒相器；連接到鑒相器輸出的環(huán)路濾波器；連接到環(huán)路濾波器輸出的壓控振蕩器(VCO)；連接到VCO輸出的倍頻器；頻帶開關(guān)，其具有連接至VCO輸出的第一輸入，連接至倍頻器的輸出的第二輸入，和可以選擇性地連接至第一或第二輸入的輸出；具有兩個(gè)輸入的混頻器，其中一個(gè)輸入連接至頻帶開關(guān)的輸出，另一個(gè)輸入連接射頻信號(hào)；對頻率進(jìn)行M分頻的第二分頻器，其連接至混頻器的輸出，第二分頻器的輸出連接至鑒相器的輸入；連接至頻帶開關(guān)和鑒相器的控制信號(hào)線，當(dāng)控制信號(hào)線上的控制信號(hào)為頻帶開關(guān)選擇所需的反饋頻率時(shí)，鑒相器的可選擇增益被相應(yīng)地進(jìn)行設(shè)置。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的電路，其特征在于環(huán)路濾波器具有可選增益并且環(huán)路濾波器增益由控制信號(hào)線上的控制信號(hào)而不是由鑒相器增益所設(shè)置。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的電路，其特征在于環(huán)路濾波器增益和鑒相器增益由控制信號(hào)線上的控制信號(hào)設(shè)置。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的電路，其特征在于帶通濾波器連接在混頻器和第二分頻器之間。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的電路，其特征在于倍頻器是二倍頻器，而且環(huán)路濾波器或鑒相器的可選增益有兩種設(shè)置，一種對應(yīng)于頻帶開關(guān)連接至VCO輸出，第二種設(shè)置對應(yīng)于頻帶開關(guān)連接至二倍頻器輸出。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的電路，其特征在于VCO輸出頻率范圍是855-915MHz。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的電路，其特征在于N和M分頻值，而不是鑒相器增益被調(diào)整。
8．一種由鎖相環(huán)(PLL)電路產(chǎn)生兩個(gè)或更多輸出頻率范圍的方法，該鎖相環(huán)電路具有鑒相器，環(huán)路濾波器，和單個(gè)壓控振蕩器(VCO)，該方法包括以下步驟將VCO的輸出乘以一個(gè)預(yù)定的值，以產(chǎn)生倍增的輸出；選擇所需的輸出頻率；根據(jù)選定的所需輸出頻率，將VCO的輸出或經(jīng)過倍增的輸出可選擇地反饋回鑒相器，當(dāng)選擇VCO的輸出時(shí)，VCO的輸出被反饋，當(dāng)選擇倍增的輸出時(shí)，倍增的輸出被反饋；將鑒相器或環(huán)路濾波器的增益控制設(shè)置為預(yù)定的值，其增益控制根據(jù)選定的輸出頻率進(jìn)行設(shè)置。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中設(shè)置步驟包括設(shè)置鑒相器和環(huán)路濾波器的增益控制。
10．根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中根據(jù)選定的輸出頻率調(diào)整N和M的值，而不是設(shè)置增益控制。
11．根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中倍增的步驟進(jìn)一步包括將VCO的輸出乘以多個(gè)預(yù)定值，可選擇地反饋的步驟包括根據(jù)選定的所需輸出頻率將VCO的輸出或多個(gè)經(jīng)倍增的輸出之一反饋回鑒相器。
12．一種產(chǎn)生兩個(gè)或更多輸出頻率范圍的鎖相環(huán)(PLL)電路，包括將輸入頻率信號(hào)進(jìn)行N分頻的第一分頻器，其中N值可以調(diào)整；連接到第一分頻器輸出的鑒相器；連接到鑒相器輸出的環(huán)路濾波器；連接到環(huán)路濾波器輸出的壓控振蕩器(VCO)；一個(gè)或多個(gè)連接到VCO輸出的倍頻器；具有兩個(gè)輸入的混頻器，其中一個(gè)輸入連接至VCO的輸出，另一個(gè)輸入連接本振信號(hào)；對頻率進(jìn)行M分頻的第二分頻器，其連接至混頻器的輸出，第二分頻器的輸出連接至鑒相器的輸入；連接至一個(gè)或多個(gè)倍頻器輸出的選擇器，用于選擇輸出頻率；連接至選擇器和第一分頻器的控制信號(hào)線，其調(diào)整N的值，以使N/M的比值等于與選定的輸出頻率相關(guān)的倍頻值。
13．根據(jù)權(quán)利要求11的電路，其特征在于控制信號(hào)線連接至第二分頻器，鑒相器和環(huán)路濾波器；M的值，鑒相器增益和/或環(huán)路濾波器增益都根據(jù)選定的輸出頻率進(jìn)行調(diào)整。
14．根據(jù)權(quán)利要求11的電路，其特征在于帶通濾波器連接在混頻器和第二分頻器之間。
15．根據(jù)權(quán)利要求12的電路，其特征在于只有一個(gè)倍頻器連接至VCO的輸出，選擇器在VCO的輸出和倍頻器的輸出之間選擇。
16．根據(jù)權(quán)利要求15的電路，其特征在于倍頻器是二倍頻器，VCO輸出頻率范圍是855-915MHz。
17．一種由鎖相環(huán)(PLL)電路產(chǎn)生兩個(gè)或更多輸出頻率范圍的方法，該鎖相環(huán)電路具有單個(gè)壓控振蕩器(VCO)，可調(diào)整的N分頻的第一分頻器，M分頻的第二分頻器，鑒相器，和環(huán)路濾波器，此方法包括以下步驟將VCO的輸出乘以一個(gè)預(yù)定的值，以產(chǎn)生倍增的輸出頻率；選擇所需的輸出頻率，其是VCO的輸出或是經(jīng)倍增的輸出頻率；當(dāng)選擇倍增的輸出時(shí)，調(diào)整第一分頻器的值以使N/M的值等于預(yù)定值，當(dāng)選擇VCO的輸出時(shí)，調(diào)整N/M的值等于1。
18．根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中的調(diào)整步驟進(jìn)一步包括調(diào)整M的值，鑒相器增益和/或環(huán)路濾波器增益也被調(diào)整。
19．根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中倍增步驟進(jìn)一步包括將VCO的輸出乘以多個(gè)預(yù)定值，選擇步驟進(jìn)一步包括選擇VCO的輸出或多個(gè)經(jīng)倍增的輸出頻率之一，調(diào)整步驟進(jìn)一步包括根據(jù)選定的輸出頻率調(diào)整N/M的值等于預(yù)定值。
全文摘要
該調(diào)制技術(shù)采用含有一個(gè)壓控振蕩器(VCO)的鎖相環(huán)電路產(chǎn)生兩個(gè)或更多個(gè)輸出頻率范圍。其中,倍頻器連接至VCO的輸出,VCO的輸出和倍頻器的輸出根據(jù)需要哪一個(gè)輸出頻率進(jìn)行可選擇性地反饋,輸出頻率可以直接取自VCO或取自倍頻器,當(dāng)輸出頻率取自倍頻器的輸出時(shí),為了補(bǔ)償由倍頻器引起的環(huán)路增益,控制信號(hào)調(diào)整鑒相器和/或環(huán)路濾波器的增益。
文檔編號(hào)H03L7/185GK1237042SQ9910302
公開日1999年12月1日 申請日期1999年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月19日
發(fā)明者莫騰·達(dá)姆高, 另一發(fā)明人譯名待定 申請人:科內(nèi)克森特系統(tǒng)公司